區(qū)間-概率混合不確定盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展和城市中汽車保有量的增多，汽車制動(dòng)噪聲問(wèn)題對(duì)人們生活的影響日益嚴(yán)重，解決汽車制動(dòng)噪聲問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫。盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)是解決制動(dòng)噪聲最直接有效的途徑。然而，由于制造誤差和磨損等一系列不確定性因素不可避免的存在于盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)中，使得傳統(tǒng)的確定性分析及優(yōu)化結(jié)果喪失有效性。因此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)噪聲的有效控制，需要研究含不確定參數(shù)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的分析與優(yōu)化方法。
　　本文在湖南大學(xué)汽車車身先進(jìn)設(shè)

2、計(jì)制造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題(71375004)和湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(CX2013B143)的資助下，建立了盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的區(qū)間-概率混合不確定模型，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。
　　論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)復(fù)特征值分析
　　以模態(tài)耦合理論為理論基礎(chǔ)，對(duì)某盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)進(jìn)行了復(fù)特征值分析。分析了摩擦系數(shù)、制動(dòng)壓力、磨損等因素對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)穩(wěn)定性的影

3、響，對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的分析及優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。
　　(2)區(qū)間-概率混合不確定盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的建模
　　為充分考慮工程實(shí)際中的不確定性，從而得到更可靠的優(yōu)化結(jié)果，建立了某盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的區(qū)間-概率混合不確定模型。在該模型中，考慮由于制造誤差引起盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)材料屬性、摩擦系數(shù)、載荷等參數(shù)的不確定性，選取支撐背板的密度、彈性模量、厚度，摩擦片的密度、彈性模量，制動(dòng)盤(pán)的密度、彈性模量，制動(dòng)壓力8個(gè)參數(shù)作為概率參數(shù)。考慮由于制造誤

4、差和使用過(guò)程中的磨損引起的不確定性，選取摩擦片的厚度、制動(dòng)盤(pán)的厚度、摩擦系數(shù)這3個(gè)參數(shù)作為區(qū)間-概率參數(shù)。
　　(3)不確定盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
　　首先采用拉丁超立方試驗(yàn)方法在設(shè)計(jì)空間內(nèi)進(jìn)行抽樣，然后代入盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)有限元模型計(jì)算獲得120組樣本點(diǎn)，再采用Kriging方法建立盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)不穩(wěn)定系數(shù)的代理模型，并采用復(fù)相關(guān)系數(shù)法檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷木龋l(fā)現(xiàn)該Kriging代理模型具有較高的擬合精度，可作為盤(pán)式制動(dòng)器分析及優(yōu)

5、化的有效工具;最后為了分析系統(tǒng)參數(shù)對(duì)不確定盤(pán)式制動(dòng)器穩(wěn)定性的影響，采用蒙特卡洛方法分別對(duì)概率不確定盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)和區(qū)間-概率混合不確定盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，得出了支撐背板密度、制動(dòng)盤(pán)密度、制動(dòng)盤(pán)彈性模量、摩擦系數(shù)等參數(shù)對(duì)不確定盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
　　(4)區(qū)間-概率混合不確定盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)6σ穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì)
　　以盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)為研究對(duì)象，在盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的區(qū)間-概率混合不確定模型基礎(chǔ)上，以支撐背板的

6、密度、彈性模量和厚度為設(shè)計(jì)變量，以盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)不穩(wěn)定系數(shù)的6σ穩(wěn)健性函數(shù)值最小為目標(biāo)進(jìn)行6σ穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)某盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果表明，該方法有效提高了盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制了制動(dòng)噪聲傾向，且降低了優(yōu)化結(jié)果對(duì)不確定參數(shù)擾動(dòng)的敏感程度，從而得到更為穩(wěn)健的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。
　　為了抑制汽車盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)過(guò)程中的噪聲，本文以某盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)為研究對(duì)象，基于不確定模型開(kāi)展了盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、基于Kriging代理