架车机托头侧板结构优化方法、装置、设备和存储介质与流程

1.本技术实施例涉及架车机技术领域，尤其涉及一种架车机托头侧板结构优化方法、装置、设备和存储介质。


背景技术：

2.地坑式架车机是一种在铁路车辆检修作业时能够将车体进行升降的必要大型设备，可用于机车、地铁车辆转向架的更换、拆卸、装配及维修，架车作业完毕后全部没入地下，满足了多种铁路车辆的检修需求，使其在铁路车辆检修领域得到了广泛应用。
3.地坑式架车机主要包括转向架举升装置、车体举升装置、电气控制系统以及辅助设备。托头侧板是车体举升装置中的重要零部件，能够将车体托头的载荷通过轴承传递到举升柱，以实现对车体的支撑。因此，托头侧板的结构直接影响车体举升装置的力学功能，对托头侧板的结构进行优化是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。


技术实现要素：

4.基于此，本技术实施例提供一种架车机托头侧板结构优化方法、装置、设备和存储介质，能够得到满足性能要求的托头侧板尺寸。
5.第一方面，本技术实施例提供一种架车机托头侧板结构优化方法，包括：
6.构建托头侧板模型，并获取所述托头侧板模型的输入参数、所述输入参数的可优化区间以及输出参数；
7.通过所述可优化区间不断调整所述输入参数的初始值，并基于调整后的所述输入参数的值求解所述输出参数的值；
8.确定所述输出参数的值与调整后的所述输入参数的值之间的变化关系；
9.在所述输出参数的值跟随调整后的所述输入参数的值发生变化的情况下，将所述输入参数确定为待优化参数；
10.获取所述输出参数的优化要求信息，基于所述优化要求信息和所述可优化区间对所述待优化参数的初始值进行优化。
11.第二方面，本技术实施例提供一种架车机托头侧板结构优化装置，包括：
12.参数获取模块，用于构建托头侧板模型，并获取所述托头侧板模型的输入参数、所述输入参数的可优化区间以及输出参数；
13.处理模块，用于通过所述可优化区间不断调整所述输入参数的初始值，并基于调整后的所述输入参数的值求解所述输出参数的值；
14.第一确定模块，用于确定所述输出参数的值与调整后的所述输入参数的值之间的变化关系；
15.第二确定模块，用于在所述输出参数的值跟随调整后的所述输入参数的值发生变化的情况下，将所述输入参数确定为待优化参数；
16.优化模块，用于获取所述输出参数的优化要求信息，基于所述优化要求信息和所
述可优化区间对所述待优化参数的初始值进行优化。
17.第三方面，本技术实施例提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本技术实施例第一方面提供的架车机托头侧板结构优化方法的步骤。
18.第四方面，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本技术实施例第一方面提供的架车机托头侧板结构优化方法的步骤。
19.本技术实施例提供的技术方案，通过可优化区间不断调整托头侧板模型的输入参数的初始值，并基于调整后的输入参数的值求解托头侧板模型的输出参数的值，根据输出参数的值与调整后的输入参数的值之间的变化关系，对托头侧板模型的输入参数进行验证，以得到哪些参数对托头侧板的质量有影响，即得到托头侧板模型的待优化参数，并能够按照托头侧板模型的输出参数的优化要求信息和待优化参数的可优化区间对待优化参数进行优化，满足了托头侧板结构优化要求，从而提高了托头侧板的质量以及缩短了托头侧板的生产周期。
附图说明
20.图1为本技术实施例提供的架车机托头侧板结构优化方法的一种流程示意图；
21.图2为本技术实施例提供的架车机托头侧板受力情况的一种示意图；
22.图3为本技术实施例提供的输入参数与输出参数之间的变化关系的一种示意图；
23.图4为本技术实施例提供的输出参数的初始值求解过程的一种流程示意图；
24.图5为本技术实施例提供的架车机托头侧板结构优化装置的一种结构示意图；
25.图6为本技术实施例提供的计算机设备的一种结构示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。
27.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
28.需要说明的是，下述方法实施例的执行主体可以是架车机托头侧板结构优化装置，该装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为计算机设备的部分或者全部。可选地，该计算机设备可以为台式电脑、智能手机、个人数字助理以及平板电脑等能够与外界交互的电子设备，当然，该计算机设备也可以为独立的服务器或者多个服务器组成的服务器集群等。下述方法实施例以执行主体是计算机设备为例进行说明。
29.图1为本技术实施例提供的架车机托头侧板结构优化方法的一种流程示意图。如图1所示，该方法可以包括：
30.s101、构建托头侧板模型，并获取所述托头侧板模型的输入参数、所述输入参数的可优化区间以及输出参数。
31.本实施例对实际的托头侧板结构进行优化，因此，可以按照实际托头侧板的尺寸、材料、形状等信息构建托头侧板模型。进一步地，可以对构建的托头侧板模型进行简化，去除倒角、安装螺孔等与分析无关的要素信息。在构建托头侧板模型时，用户可以设置托头侧板模型的输入参数、所述输入参数的可优化区间以及输出参数。其中，输入参数可以理解为初始设置的待优化参数，该输入参数能否进行优化，还需要进一步地进行验证。输出参数可以理解为与托头侧板模型相关的一些性能指标。可优化区间可以理解为输入参数的值可以在该可优化区间内波动，该可优化区间可以基于实际需求进行设置。可选地，该可优化区间可以设置为10％，即表示输入参数的值可以在10％以内波动。
32.实际应用中，托头侧板模型的厚度和内孔平面深度设计不当，会导致托头侧板容易出现断裂，应力过大等问题，因此，可选地，可以将输入参数设置为托头侧板模型的厚度和内孔平面深度，输出参数设置为托头侧板模型的最大等效应力和最大变形量。在输入参数、输入参数的可优化区间以及输出参数设置完毕之后，计算机设备响应用户的输入操作，获取为托头侧板模型设置的输入参数、可优化区间以及输出参数。
33.通常，如图2所示，工作时托头侧板的底面f端面固定，托头侧板内孔20 的上端面b受一向上的载荷，内孔20的下表面承受3个固定载荷，b端面承受的载荷是一个变化值，因此，在对托头侧板结构优化时，还可以将内孔20的上端面b的载荷也作为输入参数，只不过上端面b的载荷在托头侧板结构优化过程中仅起到变量的作用，并不对该上端面b的载荷进行优化。
34.s102、通过所述可优化区间不断调整所述输入参数的初始值，并基于调整后的所述输入参数的值求解所述输出参数的值。
35.s103、确定所述输出参数的值与调整后的所述输入参数的值之间的变化关系。
36.实际应用中，作为用于求解输出参数的变量有很多，有些变量存在可优化空间，通过优化这些变量能够影响输出参数的值，然而有些变量无论如何调整，输出参数的值仍然保持不变。因此，上述输入参数能否进行优化，还需要结合输出参数进行验证。在得到输入参数、输入参数的可优化区间以及输出参数之后，计算机设备可以采用实验数据法(the design of experiment method，doe) 来拟合输入参数与输出参数之间的变化关系。具体的，在可优化区间内对输入参数的初始值不断进行调整，并基于调整后的输入参数的值求解输出参数的值，进一步地，确定输出参数的值与调整后的输入参数的值之间的变化关系，即确定输出参数的值是否跟随调整后的输入参数的值发生变化。如果输出参数的值跟随调整后的输入参数的值发生变化，则表明输入参数对输出参数有影响，可以通过改变输入参数的值，以使架车机托头侧板的指标或性能达到期望的目标，即输入参数可优化，可以将输入参数确定为待优化参数，也就是说，在输出参数的值跟随调整后的输入参数的值发生变化时，执行下述s104。如果输出参数的值不跟随调整后的输入参数的值发生变化，则表明输入参数对输出参数没有影响，对输入参数进行优化没有实际意义，即在此情况下输入参数不可优化，此时可以输出提示信息进行报错，该提示信息用于指示更换输入参数。可选地，该提示信息可以以文字、图形或者语音方式进行输出。例如，提示信息可以为“输入参数不可优化，建议更换输入参数”。
37.s104、在所述输出参数的值跟随调整后的所述输入参数的值发生变化的情况下，将所述输入参数确定为待优化参数。
38.s105、获取所述输出参数的优化要求信息，基于所述优化要求信息和所述可优化区间对所述待优化参数的初始值进行优化。
39.其中，优化要求信息用于表征托头侧板结构优化目标。通常，在输出参数为多个参数时，优化要求信息可以包括输出参数的级别信息以及在满足输出参数的初始值下的极值信息。上述级别信息可以划分为高、低以及一般等，也可以按照一定的比例值来体现级别信息，比例值越高，表明对应输出参数的级别越高，比例值越低，表明对应输出参数的级别越低。上述输出参数的初始值是指基于待优化参数的初始值计算得到的输出参数的值，在对待优化参数进行优化时，首先要确保通过待优化参数计算得到的输出参数的值满足输出参数的初始值，在此基础上，再确保满足所设置的极值信息。其中，该极值信息可以是最大值或者最小值等。以输出参数为托头侧板模型的最大等效应力和最大变形量为例，可以设置最大变形量的级别信息高于最大等效应力的级别信息，即优先满足托头侧板的最大变形量需求，最大变形量和最大等效应力在满足初始值的前提下取最小值，本技术更关心的是满足最大等效应力情况下最大变形量是否最小。
40.因此，在获取到输出参数的优化要求信息之后，可以按照可优化区间不断对待优化参数的初始值进行调整，并基于调整后的待优化参数的值计算输出参数的值，以及基于输出参数的优化要求信息从多组输出参数的值中选取输出参数目标值，将输出参数目标值对应的输入参数的值确定为优化后的目标值。进一步地，在得到优化后的目标值之后，还可以对优化后的目标值进行验证，以确保通过优化后的目标值求解得到的输出参数的值满足所设置的优化要求信息。
41.本技术实施例提供的架车机托头侧板结构优化方法，通过可优化区间不断调整托头侧板模型的输入参数的初始值，并基于调整后的输入参数的值求解托头侧板模型的输出参数的值，根据输出参数的值与调整后的输入参数的值之间的变化关系，对托头侧板模型的输入参数进行验证，以得到哪些参数对托头侧板的质量有影响，即得到托头侧板模型的待优化参数，并能够按照托头侧板模型的输出参数的优化要求信息和待优化参数的可优化区间对待优化参数进行优化，满足了托头侧板结构优化要求，从而提高了托头侧板的质量以及缩短了托头侧板的生产周期。
42.为了提高人机交互的智能性，在一个实施例中，可选地，在确定所述输出参数的值与调整后的所述输入参数的值之间的变化关系之后，还可以展示输出参数的值与调整后的输入参数的值之间的变化关系。
43.具体的，在托头侧板结构优化过程中，输入参数和输出参数之间的变化关系尤为重要，为了使用户能够直观明了地获知输入参数与输出参数之间的变化关系，可以通过图形化的方式来展示输出参数的值与调整后的输入参数的值之间的变化关系，上述图形可以是2d图形或者3d图形，图形的类型可以是蛛状图、局部灵敏性图和曲线图中的至少一种。以3d视图为例，如图3所示，坐标轴x对应输入参数“托头侧板内孔上端面的载荷”，坐标轴y对应输入参数“托头侧板的厚度”，坐标轴z对应输出参数“最大等效应力”，通过图3所展示的输入参数与输出参数之间的变化关系可知，随着坐标轴x的增大，坐标轴 z对应的输出参数逐渐增大，并呈线性比例关系；随着坐标轴y的增大，坐标轴z对应的输出参数逐渐减小，但其对应点的斜率逐渐减小。由此表明，输出参数的值可随输入参数的值的变化而变化，即输入参数“托头侧板的厚度”为可优化参数。
44.通过展示输入参数与输出参数之间的变化关系，使得用户直观明了地获知输入参数是否可以作为托头侧板的待优化参数，并可使用丰富多样的图形进行展示，提高了人机交互的智能性、趣味性。
45.在一个实施例中，还提供了一种求解输出参数的初始值的可选方式，具体的，如图4所示，该过程可以包括：
46.s401、对所述托头侧板模型进行网格划分。
47.其中，网络类型可以是四面体网格、三棱柱网络或者六面体网格等，具体的可以从对网格特质的需求、计算成本以及计算精度等方面考虑，从而选取合适的网格类型。例如，将网格类型设为四面体网格，网格尺寸设为25毫米，对托头侧板模型进行网格划分。
48.s402、基于所述输入参数的初始值、所述托头侧板模型的材料信息以及受力信息，对网格划分后的托头侧板模型进行有限元分析，得到所述输出参数的初始值。
49.其中，建立结构静力学有限元分析模块，设定托头侧板模型的材料信息(如材料信息为碳钢)以及内孔各端面的受力信息，并获取输入参数的初始值，然后基于输入参数的初始值、上述托头侧板模型的材料信息以及受力信息，对网格划分后的托头侧板模型进行有限元分析，从而得到输出参数的初始值。求解得到的输出参数的初始值可作为托头侧板结构优化过程中所涉及的优化要求信息中的一项。例如，通过有限元分析后得到输出参数“最大等效应力”为 185.46mpa，满足托头侧板在对应材料信息下的最大许用应力。
50.通过对托头侧板进行静力学有限元分析，以获取输出参数的初始值，将输出参数的初始值作为后续托头侧板结构优化的一项优化要求信息，从而使得优化后的托头侧板能够满足应力方面的需求，提高了托头侧板的质量。
51.图5为本技术实施例提供的架车机托头侧板结构优化装置的一种结构示意图。如图5所示，该装置可以包括：参数获取模块501、处理模块502、第一确定模块503、第二确定模块504和优化模块505。
52.具体的，参数获取模块501用于构建托头侧板模型，并获取所述托头侧板模型的输入参数、所述输入参数的可优化区间以及输出参数；
53.处理模块502用于通过所述可优化区间不断调整所述输入参数的初始值，并基于调整后的所述输入参数的值求解所述输出参数的值；
54.第一确定模块503用于确定所述输出参数的值与调整后的所述输入参数的值之间的变化关系；
55.第二确定模块504用于在所述输出参数的值跟随调整后的所述输入参数的值发生变化的情况下，将所述输入参数确定为待优化参数；
56.优化模块505用于获取所述输出参数的优化要求信息，基于所述优化要求信息和所述可优化区间对所述待优化参数的初始值进行优化。
57.本技术实施例提供的架车机托头侧板结构优化装置，通过可优化区间不断调整托头侧板模型的输入参数的初始值，并基于调整后的输入参数的值求解托头侧板模型的输出参数的值，根据输出参数的值与调整后的输入参数的值之间的变化关系，对托头侧板模型的输入参数进行验证，以得到哪些参数对托头侧板的质量有影响，即得到托头侧板模型的待优化参数，并能够按照托头侧板模型的输出参数的优化要求信息和待优化参数的可优化区间对待优化参数进行优化，满足了托头侧板结构优化要求，从而提高了托头侧板的质量
以及缩短了托头侧板的生产周期。
58.可选地，所述优化要求信息包括输出参数的级别信息以及在满足所述输出参数的初始值下的极值信息。
59.在上述实施例的基础上，可选地，该装置还包括：输出模块。
60.具体的，输出模块用于在所述输出参数的值不跟随调整后的所述输入参数的值发生变化的情况下，输出提示信息；其中，所述提示信息用于指示更换所述输入参数。
61.在上述实施例的基础上，可选地，该装置还包括：展示模块。
62.具体的，展示模块用于在第一确定模块503确定所述输出参数的值与调整后的所述输入参数的值之间的变化关系之后，展示所述输出参数的值与调整后的所述输入参数的值之间的变化关系。
63.可选地，所述变化关系的展示方式包括以下至少一种：蛛状图、局部灵敏性图和曲线图。
64.可选地，所述输入参数包括所述托头侧板模型的厚度和内孔平面深度，所述输出参数包括所述托头侧板模型的最大等效应力和最大变形量。
65.在上述实施例的基础上，可选地，该装置还包括：有限元分析模块。
66.有限元分析模块用于对所述托头侧板模型进行网格划分，并基于所述输入参数的初始值、所述托头侧板模型的材料信息以及受力信息，对网格划分后的托头侧板模型进行有限元分析，得到所述输出参数的初始值。
67.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备可以包括处理器60、存储器61、输入装置62和输出装置63；计算机设备中处理器60的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器60为例；计算机设备中的处理器60、存储器61、输入装置62和输出装置63可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
68.存储器61作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本技术实施例中的架车机托头侧板结构优化方法对应的程序指令/模块(例如，架车机托头侧板结构优化装置中的参数获取模块501、处理模块502、第一确定模块503、第二确定模块504和优化模块505)。处理器60通过运行存储在存储器61中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的架车机托头侧板结构优化方法。
69.存储器61可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器61可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器61可进一步包括相对于处理器60 远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备/终端/服务器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
70.输入装置62可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置63可包括显示屏等显示设备。
71.本技术实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种架车机托头侧板结构优化方法，该方法包括：
72.构建托头侧板模型，并获取所述托头侧板模型的输入参数、所述输入参数的可优化区间以及输出参数；
73.通过所述可优化区间不断调整所述输入参数的初始值，并基于调整后的所述输入参数的值求解所述输出参数的值；
74.确定所述输出参数的值与调整后的所述输入参数的值之间的变化关系；
75.在所述输出参数的值跟随调整后的所述输入参数的值发生变化的情况下，将所述输入参数确定为待优化参数；
76.获取所述输出参数的优化要求信息，基于所述优化要求信息和所述可优化区间对所述待优化参数的初始值进行优化。
77.当然，本技术实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本技术任意实施例所提供的架车机托头侧板结构优化方法中的相关操作。
78.通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本技术可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器 (read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述的方法。
79.值得注意的是，上述搜索装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。
80.注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本技术的范围由所附的权利要求范围决定。