基于網(wǎng)格變形的標準動車組底架結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、隨著中國高速鐵路的快速發(fā)展，在列車高速運行中對動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)化設計的主要思路。車體的輕量化是多學科、多參數(shù)、多約束的復雜系統(tǒng)優(yōu)化問題，本文對中國標準動車組TC01車體結(jié)構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)強度、剛度及模態(tài)分析，在此基礎上，對底架以及下邊梁進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化及設計。本文具體完成的工作如下:
　　(1)對最新設計的中國標準動車組車體進行了幾何清理，并在此基礎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相關標準，對車體結(jié)構(gòu)進行了10余種主要的組合工況的計算，對車體進行了強度、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，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函數(shù)，以車體剛度

3、、強度、模態(tài)為約束條件，選取多種工況進行優(yōu)化設計。首先采用試驗設計法對設計變量以及響應抽取樣本，并得到設計變量對各個響應性能的靈敏度;然后根據(jù)響應面法建立近似模型，同時將板材的厚度在加工過程中的波動考慮在內(nèi)，采用6σ方法進行分析，確保板材在厚度波動的情況下也能滿足車體的各項性能指標，并選擇粒子群算法(PSO)對車體進行優(yōu)化，效果明顯且優(yōu)化效率高，優(yōu)化后，車體強度、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