[发明专利]一种车辆-轨道耦合动力学模型修正方法

权利要求书

1.一种车辆-轨道耦合动力学模型修正方法，其特征在于，包括：

建立车辆-轨道耦合空间动力学模型；

对所述车辆-轨道耦合空间动力学模型施加不平顺激励；

根据选取的优化目标和现场实测结果建立所述车辆-轨道耦合空间动力学模型的多目标函数；

选取所述车辆-轨道耦合空间动力学模型的多个材料参数，将选取的各个材料参数输入到施加了不平顺激励的车辆-轨道耦合空间动力学模型中，计算所述多目标函数，得到各材料参数对多目标函数的影响程度，挑选出对多目标函数有影响的材料参数；

根据挑选出的材料参数对所述车辆-轨道耦合空间动力学模型进行修正，利用修正后的车辆-轨道耦合空间动力学模型对车辆-轨道耦合系统进行动力仿真研究；

所述的建立车辆-轨道耦合空间动力学模型，包括：

根据车辆的实际尺寸和参数建立车辆模型，其中车体、转向架及轮对均视为刚体，考虑车辆的一、二系悬挂系统，抗侧滚扭杆以及抗蛇行减振器部件的作用，悬挂系统通过弹簧-阻尼单元进行模拟；

根据轨道的实际尺寸建立轨道模型，钢轨、轨道板、填充层及底座板均采用实体单元进行模拟，扣件采用三向弹簧-阻尼单元进行模拟，轨道两端采用对称约束，底座板底面采用接地弹簧与大地相连；

根据所述车辆模型和所述轨道模型构建车辆-轨道耦合空间动力学模型，所述车辆模型和所述轨道模型通过轮轨相互作用，实现二者耦合；

所述对所述车辆-轨道耦合空间动力学模型施加不平顺激励，包括：

采用MATLAB程序将不平顺谱转换为按里程分布的不平顺数据，基于所述不平顺数据采用Python语言编写不平顺施加指令，将所述不平顺施加指令输入到ABAQUS指令行，完成对所述车辆-轨道耦合空间动力学模型施加不平顺激励；

所述的根据选取的优化目标和现场实测结果建立多目标函数，包括：

根据选取的优化目标和现场实测结果建立如下多目标函数：

其中，i为修正的材料参数数目，k为采样时间点数，r_i(t_k)为现场实测结果，R_i(t_k)为仿真结果，||·||为欧式范数，

r_i(t_k)和R_i(t_k)可用下式表示：

其中x(t_k)为输入向量，α＝{α₁,α₂,…,α_n}^T为现场实测参数向量，A＝{A₁,A₂,…,A_n}^T为仿真模型参数向量；

所述的将选取的各个材料参数输入到施加了不平顺激励的车辆-轨道耦合空间动力学模型中，计算所述多目标函数，得到各材料参数对多目标函数的影响程度，挑选出对多目标函数影响较大的材料参数，包括：

将选取的各个材料参数输入到施加了不平顺激励的车辆-轨道耦合空间动力学模型中，计算所述多目标函数，进行灵敏度分析，将样本变化量对目标函数变化量进行求导，进行归一化处理后得到各参数对多目标函数的影响程度，挑选出对多目标函数影响较大的材料参数；

所述的根据挑选出的材料参数对所述车辆-轨道耦合空间动力学模型进行修正，利用修正后的车辆-轨道耦合空间动力学模型对车辆-轨道耦合系统进行动力仿真研究，包括：

采用多岛遗传算法对灵敏度分析中选取的材料参数进行全局寻优，使得所述多目标函数达到最小值，得到优化后的材料参数；

所述材料参数的全局寻优过程用下式表示：

Find A＝{A₁,A₂,...,A_n}^T∈Φ

Minimize Ψ₁(A)，Ψ₂(A)

其中Ф是n维可行解空间，用下式表示：

其中α_i^min和α_i^max指的是第i个材料参数的上下限；

根据优化后的材料参数对车辆-轨道耦合空间动力学模型进行修正，利用修正后的车辆-轨道耦合空间动力学模型对车辆-轨道耦合系统进行动力仿真研究。