[发明专利]一种轨道交通车辆噪声数字样机的优化设计方法

说明书

本发明公开了一种轨道交通车辆噪声数字样机的优化设计方法，涉及轨道交通技术领域。所述优化设计方法，通过建立与真实车辆几何尺寸和噪声一致的声学几何模型，以各噪声源的声功率和各隔声部件的隔声量为设计变量，在满足车体总重量、总设计成本和各工况下的噪声的约束条件下，采用NCGA算法对各工况下的噪声进行优化求解，得出各工况下噪声的最优解，整个建模和优化求解过程均可以通过软件程序来实现，降低了建模难度和耗时，降低了优化计算的复杂度，提高了优化效率；以最优解对应的设计变量和优化变量来指导整车的噪声设计，既满足约束条件，又使得整车设计经济实用，使得整车噪声设定值最优。

技术领域

本发明属于轨道交通领域，尤其涉及一种轨道交通车辆噪声数字样机的优化设计方法。

背景技术

数字样机(MDU，Digital Mock-up)技术是以CAD(Computer Aided Design)、CAE(Computer Aided Engineering)和CAM(computer Aided Manufacturing)等技术为基础，以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心，并融合虚拟现实、仿真技术、三维计算机图形技术、网络通信技术、分布式协同技术等，将分散的产品设计开发和分析过程集成在一起，通过建立产品的虚拟原型(Virtual prototype)进行仿真试验，从视觉、听觉、触觉及功能和行为上模拟真实产品，也有学者将其称之为虚拟样机(Virtual Prototyping,VP)技术。数字样机是不同领域CAx/DFx模型、仿真模型与VR/可视化模型的有效集成与协同应用。

轨道交通车辆的噪声数字化样机是整体样机的一个部分，通过协同软件与其它样机进行数据交流。目前，轨道交通车辆的噪声数字化分析多以VAOne软件进行建模，耗时长，难度大，且缺少整车噪声优化设计功能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种轨道交通车辆噪声数字样机的优化设计方法，采用Excel和VBA建立整车噪声数字样机的声学几何模型，再通过多目标遗传算法(Neighborhood Cultivation Genetic Algorithm NCGA)进行噪声数字样机的优化设计。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种轨道交通车辆噪声数字样机的优化设计方法，包括以下步骤：

步骤1：构建整车噪声数字样机的声学几何模型；

步骤2：根据所述声学几何模型，以各噪声源的声功率和各隔声部件的隔声量为设计变量，以车体总重量约束值、总设计成本约束值和各工况下的噪声约束值为约束变量，以各工况下的噪声为优化变量；

步骤3：以所述设计变量作为输入，在满足所述约束变量的条件下，采用NCGA算法对优化变量进行优化求解，得到最优解，根据该最优解对应的优化变量和设计变量来设计整车的噪声。

本发明的优化设计方法通过建立整车的声学几何模型来模拟真实车辆的几何尺寸以及各噪声源、隔声部件的分布位置，以噪声为优化变量，采用多目标遗传算法在满足约束变量的情况下进行优化变量的优化求解，整个建模和优化求解过程均可以通过软件程序来实现，降低了建模难度和耗时；通过优化变量的最优解可以获得该最优解对应的设计变量，该设计变量用来指导整车的噪声设计，使设计者能根据实际需要在整车重量、成本和噪声之间进行折中，从而达到整车噪声设定值的最优。

进一步地，所述步骤1中，以Excel为界面，利用Excel自带的VBA语言构建所述的声学几何模型，具体操作步骤为：

步骤1.1：根据整车车体的实际设计尺寸构建几何模型，以车体长度方向分段得到多个声腔，以车体高度方向分为地板下声腔和车内声腔；

步骤1.2：输入各分段声腔的几何尺寸、各分段声腔内门和窗的几何尺寸；

步骤1.3：输入各噪声源的声功率、各隔声部件的隔声量；