基于網(wǎng)格變形的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組底架結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、隨著中國高速鐵路的快速發(fā)展，在列車高速運(yùn)行中對動(dòng)車組本身的性能有了更高的要求，讓材料物盡其用是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要思路。車體的輕量化是多學(xué)科、多參數(shù)、多約束的復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題，本文對中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組TC01車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及模態(tài)分析，在此基礎(chǔ)上，對底架以及下邊梁進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化及設(shè)計(jì)。本文具體完成的工作如下:
　　(1)對最新設(shè)計(jì)的中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組車體進(jìn)行了幾何清理，并在此基礎(chǔ)上采用有限元前處理軟件HyperMesh12.0建

2、立有限元模型。
　　(2)根據(jù)EN12663:2000相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了10余種主要的組合工況的計(jì)算，對車體進(jìn)行了強(qiáng)度、剛度以及模態(tài)的分析。
　　(3)根據(jù)車體分析的結(jié)果，利用Isight優(yōu)化平臺(tái)，用Simcode組件集成網(wǎng)格變形軟件Sculptor以及有限元分析軟件ANSYS，對底架、下邊梁的上下蓋板、筋板的厚度以及底架筋板的角度布置進(jìn)行優(yōu)化，以板材的厚度、筋板布置的角度為自變量，以車體的自重為目標(biāo)函數(shù)，以車體剛度

3、、強(qiáng)度、模態(tài)為約束條件，選取多種工況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先采用試驗(yàn)設(shè)計(jì)法對設(shè)計(jì)變量以及響應(yīng)抽取樣本，并得到設(shè)計(jì)變量對各個(gè)響應(yīng)性能的靈敏度;然后根據(jù)響應(yīng)面法建立近似模型，同時(shí)將板材的厚度在加工過程中的波動(dòng)考慮在內(nèi)，采用6σ方法進(jìn)行分析，確保板材在厚度波動(dòng)的情況下也能滿足車體的各項(xiàng)性能指標(biāo)，并選擇粒子群算法(PSO)對車體進(jìn)行優(yōu)化，效果明顯且優(yōu)化效率高，優(yōu)化后，車體強(qiáng)度、剛度、模態(tài)沒有大幅降低，但是車體的自重有了明顯的減輕。
　　(4)根