區(qū)間-概率混合不確定盤式制動器系統(tǒng)穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計研究.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，汽車制動噪聲問題對人們生活的影響日益嚴重，解決汽車制動噪聲問題已經(jīng)迫在眉睫。盤式制動器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及優(yōu)化設(shè)計是解決制動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式制動器系統(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，為了實現(xiàn)對制動噪聲的有效控制，需要研究含不確定參數(shù)盤式制動器系統(tǒng)的分析與優(yōu)化方法。
　　本文在湖南大學(xué)汽車車身先進設(shè)

2、計制造國家重點實驗室自主課題(71375004)和湖南省研究生科研創(chuàng)新項目(CX2013B143)的資助下，建立了盤式制動器系統(tǒng)的區(qū)間-概率混合不確定模型，并在此基礎(chǔ)上開展了盤式制動器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計研究。
　　論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)盤式制動器系統(tǒng)復(fù)特征值分析
　　以模態(tài)耦合理論為理論基礎(chǔ)，對某盤式制動器系統(tǒng)進行了復(fù)特征值分析。分析了摩擦系數(shù)、制動壓力、磨損等因素對盤式制動器系統(tǒng)穩(wěn)定性的影

3、響，對盤式制動器系統(tǒng)的分析及優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。
　　(2)區(qū)間-概率混合不確定盤式制動器系統(tǒng)的建模
　　為充分考慮工程實際中的不確定性，從而得到更可靠的優(yōu)化結(jié)果，建立了某盤式制動器系統(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式制動器系統(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，制動盤的密度、彈性模量，制動壓力8個參數(shù)作為概率參數(shù)?？紤]由于制造誤

4、差和使用過程中的磨損引起的不確定性，選取摩擦片的厚度、制動盤的厚度、摩擦系數(shù)這3個參數(shù)作為區(qū)間-概率參數(shù)。
　　(3)不確定盤式制動器系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
　　首先采用拉丁超立方試驗方法在設(shè)計空間內(nèi)進行抽樣，然后代入盤式制動器系統(tǒng)有限元模型計算獲得120組樣本點，再采用Kriging方法建立盤式制動器系統(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?zāi)Ｐ偷木龋l(fā)現(xiàn)該Kriging代理模型具有較高的擬合精度，可作為盤式制動器分析及優(yōu)

5、化的有效工具;最后為了分析系統(tǒng)參數(shù)對不確定盤式制動器穩(wěn)定性的影響，采用蒙特卡洛方法分別對概率不確定盤式制動器系統(tǒng)和區(qū)間-概率混合不確定盤式制動器系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性分析，得出了支撐背板密度、制動盤密度、制動盤彈性模量、摩擦系數(shù)等參數(shù)對不確定盤式制動器系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
　　(4)區(qū)間-概率混合不確定盤式制動器系統(tǒng)6σ穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計
　　以盤式制動器系統(tǒng)為研究對象，在盤式制動器系統(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)計變量，以盤式制動器系統(tǒng)不穩(wěn)定系數(shù)的6σ穩(wěn)健性函數(shù)值最小為目標進行6σ穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計。對某盤式制動器系統(tǒng)的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計結(jié)果表明，該方法有效提高了盤式制動器系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制了制動噪聲傾向，且降低了優(yōu)化結(jié)果對不確定參數(shù)擾動的敏感程度，從而得到更為穩(wěn)健的優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。
　　為了抑制汽車盤式制動器制動過程中的噪聲，本文以某盤式制動器系統(tǒng)為研究對象，基于不確定模型開展了盤式制動器系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、基于Kriging代理