基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，包括以下步骤：S1、可靠性预测的方案设计。S2、可靠性预测方案的MBD实现。S3、MBD仿真试验的数据处理。S4、可靠性预测结果，根据实验数据同规定标准中的数值进行比对，确定可靠性预测结果。本发明专利技术所述的基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，提供车钩开锁区与安全区的分界线，为设计人员评判车钩动态可靠性提供参考，以改进设计、提高车钩动态可靠性、避免开钩事故发生。

Dynamic reliability prediction method of coupler based on MBD and SVM

The invention discloses a dynamic reliability prediction method for a coupler based on MBD and SVM, which comprises the following steps: S1, and the design of a reliability prediction scheme. S2, the MBD implementation of the reliability prediction scheme. Data processing of S3 and MBD simulation test. S4 and reliability prediction results are compared with the data in the standard according to the experimental data, and the reliability prediction results are determined. The dynamic reliability prediction method based on MBD and SVM provides the dividing line between the coupler unlocking area and the safety zone, and provides a reference for the designers to judge the dynamic reliability of the coupler, so as to improve the design, improve the dynamic reliability of the coupler and avoid the accident of the hook.

【技术实现步骤摘要】
基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法
本专利技术涉及铁道车辆
，具体地说是一种车钩动态可靠性的预测方法。
技术介绍
车钩组成装置是车辆连接的关键部件，其零件几何形状十分复杂、工作部件之间存在间隙、通过运动碰撞实现机构功能。车辆实际运行中，由于国内铁路路线条件恶劣，致使车钩零部件受力复杂。而车钩分离是困扰着正常运输生产秩序的一大顽症。车钩是否脱离、车钩动态性能是否稳定可靠，直接关系铁路运输安全性。车钩分离事故成因复杂、随机性强、重现率低、观测性差，难以通过现场试验来研究事故成因。国外学者对铁路车钩耐久性进行了分析；国内学者对车钩防跳装置的作用原理及运用现状进行了深入分析，经过理论分析及实物模拟，得出了车钩防跳装置产生分离的原因，并在认为提钩链及钩提杆是导致车钩发生分离主要原因的基础上，又寻找出提钩链变短的原因。但目前尚无一套成熟理论、技术与方法支持对车钩动态可靠性进行预测，也不能预测出车钩开锁时外界随机振动加速度的情况。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，用于解决目前尚无一套成熟理论、技术与方法支持对车钩动态可靠性进行预测，也不能预测出车钩开锁时外界随机振动加速度的情况的缺点。本专利技术采用的技术手段如下：一种基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，包括以下步骤：S1、可靠性预测的方案设计。S2、可靠性预测方案的MBD实现。S3、MBD仿真试验的数据处理。S4、可靠性预测结果。根据实验数据同规定标准中的数值进行比对，确定可靠性预测结果。作为优选步骤S1中，可靠性预测的方案设计，具体包括以下步骤：S11、车钩动态可靠性包括：上锁提的动态可靠性、一级防跳的动态可靠性、二级防跳的动态可靠性、车钩防分离的动态可靠性。S12、车钩动态可靠性的评价指标的确定。S13车钩动态可靠性的影响因素的确定。车钩动态可靠性与车钩承受随机振动加速度方向及大小有关，随机振动加速度分为单独垂向振动加速度Ay、单独纵向振动加速度Ax、垂向与纵向耦合振动加速度Ax+y。S14、车钩动态可靠性预测的方案的具体设计。作为优选步骤S12中，车钩动态可靠性的评价指标的确定，具体包括以下步骤：—上锁提的动态可靠性评价指标：车辆运行中，上锁提未被链环拉起，则上锁提动态性能可靠；反之，上锁提动态性能不可靠。—一级防跳的动态可靠性评价指标：车辆运行中，上锁销杆未脱离防跳台，则一级防跳动态性能可靠；反之，一级防跳动态性能不可靠。—二级防跳的动态可靠性评价指标：车辆运行中，上锁销未超过钩体内表面，则二级防跳动态性能可靠；反之，二级防跳动态性能不可靠。—车钩防分离的动态可靠性评价指标：车辆运行中，锁铁质心相对于钩舌的垂向位移小于等于52mm，则车钩防分离动态性能可靠；反之，车钩防分离动态性能不可靠。作为优选步骤S14中，车钩动态可靠性预测的方案的具体设计步骤如下：S141、试验输入：车钩承受随机振动加速度方向及大小。S142、根据步骤S12中车钩动态可靠性的评价指标的确定，判定车钩动态可靠性。S143、试验精度ε：根据实际情况，合理设置精度。S144、车钩承受随机振动加速度方向包括单独垂向、单独纵向、垂向与纵向耦合情况。作为优选步骤S2中，可靠性预测方案的MBD实现的具体步骤如下：S21、MBD建模。S211、车钩几何模型的创建，S212、车钩物理模型的创建，S213、车钩数学模型的创建。S21、MBD求解：数学模型建立完毕后，多体动力学软件会根据求解器中的运动学、逆向动力学、动力学等算法，对所建立的数学模型进行迭代求解，得到所需要的分析结果。作为优选步骤S211中，车钩几何模型的创建，具体包括以下步骤：在CAD软件中完成车钩零部件建模，并装配到正确位置，各零部件装配位置的准确性关系到后续仿真时连接的添加以及零部件碰撞时接触力位置与方向，最后将CAD软件中的车钩装配体模型保存为STEP格式的文件。作为优选步骤S212中，车钩物理模型的创建，具体包括以下步骤：S2121、模型导入多体动力学软件：在多体动力学软件中导入保存好STEP格式的车钩模型，由于导入模型是全部零件的装配体以及部分冗余杂点，全部的模型进行仿真时计算量较大，为方便计算需将模型进行简化处理如将一些零件进行合并。S2122、构建加速度方向矢量：在多体动力学软件中构建一个圆柱体，以圆柱的两个底面圆连接的方向作为加速度施加的方向，该方向可作为纵向、垂向、纵向与垂向耦合加速度的方向。S2123、创建约束：—固定副：钩体与车钩提杆座，钩体与车钩提杆座，销轴I与开口销，销轴II与开口销，端墙与钩体，钩舌销与钩体，钩舌销与钩舌，加速度方向矢量与大地。—旋转副：推铁与钩体。—移动副：钩体与加速度方向矢量。S2124、创建驱动：给钩体施加一个与加速度方向矢量相同的驱动，大小为A，驱动函数为STEP(TIME，0，0，T，A)。S2125、创建接触：—体接触：钩体与上锁提、钩体与锁铁、上锁提与上锁销、钩体与上锁销杆、锁铁与上锁销杆、上锁销与上锁销杆、下链蹄环与开口销、上链蹄环与开口销、上链蹄环与链环、链环与下链蹄环、钩体与钩舌、钩舌与锁铁、推铁与锁铁、推铁与钩体、推铁与钩舌、上链蹄环与下链蹄环、链环与提钩杆。—扩展面接触：钩体与上锁销、销轴II垫圈端面与链蹄环端面、下链蹄环与上锁提端面、下链蹄环与上锁提端面、上锁提与链蹄环柱面、上锁提凹面与链蹄环柱面、链蹄环端面与上锁提端面、钩体与上锁销杆、上锁销杆与上锁销柱面、上锁销杆与上锁销曲面、上锁提与上锁销、销轴II柱面与垫圈柱面、销轴II柱面与链蹄环柱面、销轴II柱面与提钩杆柱面、销轴II端面与垫圈端面、销轴I顶端面与上锁提端面、销轴I顶柱面与上锁提凹面、提钩杆与车钩提杆座、提钩杆与车钩提杆座、提钩杆端面与上链蹄环端面、提钩杆端面与上链蹄环端面、提钩杆与端墙端面、销轴I端面与下链蹄环端面、销轴I柱面与链蹄环柱面、销轴I柱面与上锁提柱面。S2126、定义接触参数：刚度100000N/mm、阻尼50N-sec/mm、静摩擦门槛速度0.1mm/sec、动摩擦门槛速度10mm/sec、动摩擦系数0.25、静摩擦系数0.3、恢复系数0.15、刚度指数1.5、阻尼指数1.5。S2127、仿真参数设置：仿真的时间3s，设置步长为300，步长因子为100，重力加速度大小为9806.65mm/s2，重力方向为-Y。S2128、通过改变加速度的方向与大小，进行不同工况仿真试验，模拟车钩的实际运行状态。作为优选步骤S213中，车钩数学模型的创建，具体包括以下步骤：在物理模型的基础上，多体动力学软件会采用自动建模技术，利用拉格朗日坐标或笛卡尔坐标建模方法，组装系统运动方程中的各系数矩阵得到数学模型。作为优选步骤S3中，MBD仿真试验的数据处理，具体包括如下步骤：S31、试验数据记录：根据车钩动态可靠性评价指标，记录各试验组响应并汇总数据。S32、利用SVM算法绘制开锁区与安全区分界线图像。与现有技术相比较，本专利技术所述的基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，提供车钩开锁区与安全区的分界线，为设计人员评判车钩动态可靠性提供参考，以改进设计、提高车钩动态可靠性、避免开钩事故发生，具体包括以下有益效果：1、本专利技术所述的基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，其特征在于包括以下步骤：S1、可靠性预测的方案设计；S2、可靠性预测方案的MBD实现；S3、MBD仿真试验的数据处理；S4、可靠性预测结果；根据实验数据同规定标准中的数值进行比对，确定可靠性预测结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，其特征在于包括以下步骤：S1、可靠性预测的方案设计；S2、可靠性预测方案的MBD实现；S3、MBD仿真试验的数据处理；S4、可靠性预测结果；根据实验数据同规定标准中的数值进行比对，确定可靠性预测结果。2.根据权利要求1所述的基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，其特征在于：步骤S1中，可靠性预测的方案设计，具体包括以下步骤：S11、车钩动态可靠性包括：上锁提的动态可靠性、一级防跳的动态可靠性、二级防跳的动态可靠性、车钩防分离的动态可靠性；S12、车钩动态可靠性的评价指标的确定；S13车钩动态可靠性的影响因素的确定；车钩动态可靠性与车钩承受随机振动加速度方向及大小有关，随机振动加速度分为单独垂向振动加速度Ay、单独纵向振动加速度Ax、垂向与纵向耦合振动加速度Ax+y；S14、车钩动态可靠性预测的方案的具体设计。3.根据权利要求2所述的基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，其特征在于：步骤S12中，车钩动态可靠性的评价指标的确定，具体包括以下步骤：—上锁提的动态可靠性评价指标：车辆运行中，上锁提未被链环拉起，则上锁提动态性能可靠；反之，上锁提动态性能不可靠；—一级防跳的动态可靠性评价指标：车辆运行中，上锁销杆未脱离防跳台，则一级防跳动态性能可靠；反之，一级防跳动态性能不可靠；—二级防跳的动态可靠性评价指标：车辆运行中，上锁销未超过钩体内表面，则二级防跳动态性能可靠；反之，二级防跳动态性能不可靠；—车钩防分离的动态可靠性评价指标：车辆运行中，锁铁质心相对于钩舌的垂向位移小于等于52mm，则车钩防分离动态性能可靠；反之，车钩防分离动态性能不可靠。4.根据权利要求3所述的基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，其特征在于：步骤S14中，车钩动态可靠性预测的方案的具体设计步骤如下：S141、试验输入：车钩承受随机振动加速度方向及大小；S142、根据步骤S12中车钩动态可靠性的评价指标的确定，判定车钩动态可靠性；S143、试验精度ε：根据实际情况，合理设置精度；S144、车钩承受随机振动加速度方向包括单独垂向、单独纵向、垂向与纵向耦合情况。5.根据权利要求1所述的基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，其特征在于：步骤S2中，可靠性预测方案的MBD实现的具体步骤如下：S21、MBD建模；S211、车钩几何模型的创建，S212、车钩物理模型的创建，S213、车钩数学模型的创建；S21、MBD求解：数学模型建立完毕后，多体动力学软件会根据求解器中的运动学、逆向动力学、动力学等算法，对所建立的数学模型进行迭代求解，得到所需要的分析结果。6.根据权利要求5所述的基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，其特征在于：步骤S211中，车钩几何模型的创建，具体包括以下步骤：在CAD软件中完成车钩零部件建模，并装配到正确位置，各零部件装配位置的准确性关系到后续仿真时连接的添加以及零部件碰撞时接触力位置与方向，最后将CAD软件中的车钩装配体模型保存为STEP格式的文件。7.根据权利要求6所述的基于MBD与SVM的车钩动态可靠性预测方法，其特征在于：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩朝建，曲宝章，孙可心，卢碧红，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21