輕軌道岔梁的承載力分析及結構優(yōu)化設計.pdf

1、道岔梁是車輛的走行軌道，起導向和穩(wěn)定的作用，也要承受在各種復雜工況下的沖擊荷載，是車輛運行載荷的主要承受裝置。道岔是整個軌道交通系統(tǒng)中的關鍵設備，它關系到車輛是否能安全、穩(wěn)定地運行，因此，軌道道岔結構應與列車的運行安全相適應。重慶軌道交通集團委托川東造船廠生產的輕軌道岔梁，是由鋼板制成的箱形結構件。由于道岔梁的特殊性與重要性，對道岔系統(tǒng)的安全可靠性要求很高，因此對其進行承載力分析，以確保軌道交通系統(tǒng)的安全。如何減輕道岔梁的重量，降低生產

2、成本并保證列車運行的安全性和可靠性是需要進一步解決的問題。
　　對道岔梁的結構特性進行充分的了解之后，首先簡要介紹了結構優(yōu)化設計的基本原理，利用有限元分析軟件ANSYS創(chuàng)建了道岔梁的模型，針對梁在各種工況下的受力情況分別進行了靜力分析，精確地計算出了道岔梁整體的應力和變形，并對梁各個部位的應力和變形情況進行了詳細的分析，找出了應力集中的部位。
　　其次，對道岔梁模型進行了簡化，并利用有限元分析軟件HyperWorks對簡化后

3、模型進行了幾何清理和連接方式的簡化處理，劃分網格，定義設計變量，創(chuàng)建約束和響應，構建優(yōu)化模型，分別對梁體進行了尺寸優(yōu)化、拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化。根據尺寸優(yōu)化結果，調整了構件的厚度，有效減輕了結構的重量，重量下降達15.5％。根據拓撲優(yōu)化的結果，找到了梁體材料的最佳分布，去除了部分構件，并對隔板進行了再設計，得出了一個最優(yōu)方案，結構重量減輕了18.4％。通過形狀優(yōu)化，對梁體的截面尺寸進行了調整，優(yōu)化后結構重量下降了2.63％。
　　最后