[发明专利]一种磨损钢轨打磨目标廓形快速设计方法

摘要

一种磨损钢轨打磨目标廓形快速设计方法，包括使用三次NURBS曲线构建磨损廓形的参数化模型；以磨损钢轨廓形NURBS参数化模型的可调整权因子为设计变量，轮轨接触应力和轮轨动力学性能指标为因变量，建立磨损钢轨打磨目标廓形性能的Kriging模型；以可调整权因子为设计变量，以钢轨打磨目标廓形性能的Kriging模型为目标函数，建立钢轨打磨目标廓形的优化设计模型，实现对磨损钢轨打磨目标廓形的最优设计；本发明的方法可实现对任意磨损钢轨进行打磨目标廓形的快速设计，具有设计效率高、设计结果准确的特点，解决了钢轨打磨需要使用数值仿真方法反复验算打磨目标廓形准确性而导致的设计效率低的问题。

主权项

一种磨损钢轨打磨目标廓形快速设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用钢轨轮廓扫描仪，获得磨损钢轨断面廓形的数据点坐标值，将之作为NURBS曲线的型值点，构建基于三次NURBS曲线的磨损钢轨打磨横断面廓形曲线参数化模型；(2)在有限元软件中构建磨损钢轨参数化模型，并建立钢轨与车轮踏面的轮轨接触模型，用于分析轮轨接触应力值F；(3)在动力学分析软件中建立磨损钢轨与轨道车辆轮对接触的动力学分析模型，分析轮轨动力学性能指标H，包括轮轨滚动圆半径差λ，轮重减载率J；(4)利用步骤(2)在有限元软件中构建磨损钢轨参数化模型，调整参数化变量X，获得具有不同廓形的钢轨模型，计算获得不同参数化变量X对应的轮轨接触应力值F；(5)利用步骤(3)建立的磨损钢轨与轨道车辆轮对接触的动力学分析模型，调整参数化变量X，获得具有不同廓形的钢轨模型，计算获得不同参数化变量对应的轮轨接触动力学性能指标H；(6)使用步骤(4)和步骤(5)中的参数化变量X、轮轨接触应力值F和轮轨接触动力学性能指标H作为训练样本，基于Matlab软件Dace工具箱，构建钢轨廓形曲线参数X关于轮轨接触应力F与动力学性能指标H的Kriging模型；(7)以轮轨接触应力F，轮轨滚动圆半径差λ和轮重减载率J作为优化目标，以钢轨参数化模型的参数化变量X为优化变量，以构建的钢轨廓形曲线参数关于轮轨接触应力F与动力学性能指标H的Kriging模型为目标函数，建立磨损钢轨的打磨目标廓形优化设计模型；(8)使用步骤(7)构建的优化设计模型，获得优化的钢轨参数化模型调整参数Xopt，利用步骤(1)建立的钢轨的参数化模型获得最终的磨损钢轨打磨目标廓形。