標(biāo)準(zhǔn)化動車組中間車體側(cè)墻輕量化與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著資源緊缺問題的日益突出，結(jié)構(gòu)輕量化越來越受到設(shè)計者的重視，其中性能和材料的使用之間的權(quán)衡是結(jié)構(gòu)優(yōu)化永恒的話題。本文通過驗證標(biāo)準(zhǔn)化動車組中間車體結(jié)構(gòu)強度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度及模態(tài)，以車體側(cè)墻為研究對象。以車體質(zhì)量最輕為目標(biāo)進行了單目標(biāo)和多目標(biāo)兩種優(yōu)化方案多工況優(yōu)化探討，并在尺寸優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上進行了側(cè)墻筋板角度的形狀優(yōu)化設(shè)計。本文的主要內(nèi)容有:
　　(1)對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的車體進行了適當(dāng)合理的簡化，建立了標(biāo)準(zhǔn)化動車組中間車體的有限元模

2、型。
　　(2)針對標(biāo)準(zhǔn)化動車組M02車體結(jié)構(gòu)，依據(jù)EN12663∶2000的相關(guān)要求，對其進行了11種主要組合工況下的有限元強度、剛度及模態(tài)分析，了解車體的相關(guān)性能。
　　(3)利用ISIGHT優(yōu)化平臺通過組件Simcode集成ANSYS軟件，完成了以側(cè)墻型材厚度為設(shè)計變量、以車體質(zhì)量為目標(biāo)的單目標(biāo)和以車體質(zhì)量以及車體剛度特性為目標(biāo)的多目標(biāo)兩種優(yōu)化方案的多工況優(yōu)化。首先用試驗設(shè)計方法對設(shè)計變量進行樣本抽取，并得到設(shè)計變量對

3、各響應(yīng)性能的靈敏度;然后用基于近似模型的多島遺傳算法與梯度優(yōu)化算法NLPQL相結(jié)合的優(yōu)化策略對車體質(zhì)量進行單目標(biāo)優(yōu)化，效果明顯且優(yōu)化效率較高，運用多島遺傳算法進行多目標(biāo)優(yōu)化，并對兩種優(yōu)化方案的結(jié)果進行強度，剛度校核，并對比兩種優(yōu)化方案優(yōu)化后車體的彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度及一階垂向彎曲振動頻率，考慮到綜合性能，認為多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果更適合車體的運行。
　　(4)在多目標(biāo)基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)格變形技術(shù)建立網(wǎng)格變形控制域?qū)崿F(xiàn)對側(cè)墻筋板網(wǎng)格的控制。通過I