基于大部件標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組鋁合金車(chē)體結(jié)構(gòu)輕量化研究.pdf

1、隨著優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展，結(jié)構(gòu)輕量化越來(lái)越受到設(shè)計(jì)者的重視。如何將工程結(jié)構(gòu)所選材料的性能與其自身重量達(dá)到最匹配是設(shè)計(jì)者始終研究與探索的。本文通過(guò)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組中間車(chē)的車(chē)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度及模態(tài)，以車(chē)體頂部為研究對(duì)象，以車(chē)體質(zhì)量最輕為目標(biāo)分別采用單目標(biāo)和多目標(biāo)兩種優(yōu)化方案進(jìn)行多工況優(yōu)化探討。提出一種基于徑向基函數(shù)改進(jìn)的近似模型法，完成車(chē)體輕量化研究。本文的主要內(nèi)容:
　　(1)對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的車(chē)體完成了適當(dāng)合理的簡(jiǎn)化，建立了標(biāo)

2、準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組中間車(chē)體有限元模型。以車(chē)體有限元模型為基礎(chǔ)，依據(jù)EN12663:2000等相關(guān)要求，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組中間車(chē)車(chē)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了12種主要組合工況下的有限元計(jì)算，通過(guò)對(duì)車(chē)體強(qiáng)度、剛度及模態(tài)校核分析，得出結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求。
　　(2)在車(chē)體結(jié)構(gòu)中，底架、側(cè)墻、車(chē)頂是對(duì)車(chē)體總重量影響較大的大部件，要實(shí)現(xiàn)車(chē)體輕量化可以選取這幾部分為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文選取車(chē)頂為優(yōu)化對(duì)象，將不同區(qū)域、不同功能的型材進(jìn)行分組并編號(hào)，以型材厚度作為設(shè)計(jì)參數(shù)。

3、
　　(3)優(yōu)化階段選用Isight優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，制定出基于數(shù)學(xué)近似模型替代有限元仿真的優(yōu)化策略。首先在試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段采用優(yōu)化拉丁超立方設(shè)計(jì)法完成設(shè)計(jì)變量樣本空間的創(chuàng)建，以交互效應(yīng)圖等圖表分析得出設(shè)計(jì)變量對(duì)各響應(yīng)性能的靈敏度;通過(guò)分析近似模型的精度，最終確定以Kriging模型方法建立優(yōu)化近似模型;基于近似模型，在單目標(biāo)優(yōu)化方案中設(shè)計(jì)出全局性的多島遺傳算法與梯度優(yōu)化NLPQL算法相結(jié)合的組合優(yōu)化策略，效果明顯且優(yōu)化效率較高;在多目標(biāo)

4、優(yōu)化方案中將車(chē)體質(zhì)量、剛度同時(shí)作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)兩種優(yōu)化方案得出的結(jié)果再次進(jìn)行有限元仿真校核，由兩種優(yōu)化方案的計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析車(chē)體的扭轉(zhuǎn)剛度、彎曲剛度及空車(chē)狀態(tài)一階垂向彎曲振動(dòng)頻率的變化?？紤]到車(chē)體綜合性能，認(rèn)為多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果在實(shí)際運(yùn)用中更為優(yōu)秀。
　　(4)在近似模型處理散亂數(shù)據(jù)中，利用徑向基函數(shù)計(jì)算時(shí)所構(gòu)造的離散插值矩陣通常為病態(tài)稠密矩陣，造成計(jì)算結(jié)果的不穩(wěn)定。針對(duì)該問(wèn)題提出構(gòu)造局部化徑向基函數(shù)，以松弛因子來(lái)改善徑向基函