考虑材料硬度与缩径量的载运工具橡胶衬套各向刚度优化设计

作者：秦武^*; 李春归; 潘兵兵; 李骏; 刘霏霏

来源：华东交通大学学报, 2024, 1-11.

DOI：10.16749/j.cnki.jecjtu.20240326.012

• 橡胶衬套
• 响应面方法
• 遗传算法
• 多目标优化

【目的】通过对橡胶衬套各向刚度的优化设计以指导产品设计，以期大幅缩短橡胶衬套的研发周期。橡胶衬套作为新能源汽车、特种车辆、动车组等载运工具的重要连接件，对整车操纵稳定性起着至关重要的作用。【方法】为了避免工程实践中反复调试的繁琐工作，提出了一种考虑材料硬度与缩径量的橡胶衬套各向刚度（径向刚度、轴向刚度、偏摆刚度和扭转刚度）优化设计方法。首先，采用Ogden模型作为橡胶衬套的本构模型，通过试验设计与有限元分析相结合的方法，计算不同内芯外径、橡胶高度、缩径量和材料硬度下衬套各向刚度；然后，建立各向刚度的二阶响应面模型，利用拉丁超立方抽样和方差分析，检验响应面模型精度；最后，根据遗传算法，建立含各向刚度为设计变量的多目标优化模型，并对优化结果进行试验验证。【结果】研究表明：径向刚度、轴向刚度、偏摆刚度和扭转刚度的试验结果与目标值的相对误差分别为7.72%、9.06%、-6.33%和9.16%，均在±10%以内，满足工程应用的要求。【结论】试验结果验证了所建立的各向刚度二阶响应面模型的有效性，以及所提出优化设计方法的可行性，为橡胶衬套产品设计提供指导，可极大地缩短橡胶衬套的研发周期。

• 出版日期2024
• 单位华东交通大学机电与车辆工程学院