原文传递
某充电器箱体结构静动态特性分析及拓扑优化
| 论文题名： | 某充电器箱体结构静动态特性分析及拓扑优化 |
| 关键词： | 铁路客车;充电器箱体;静力学分析;拓扑优化 |
| 摘要： | 铁路客车充电器是将DC600V变换成DC110V供给蓄电池充电和照明控制等负载的装置。箱体内安装大量的电气设备和电子元器件，从维护系统的安全性和可靠性来考虑，充电器实际上是供电系统中最重要的设备，一旦充电器发生故障，蓄电池将无法工作，有可能使本车连接在蓄电池上的所有设备都无法启动和工作。而充电器箱体是充电器的基础承载结构，它通过吊钩吊挂在客车底架横梁上，随着铁路车辆运行速度的不断提高，列车在运行中承受的纵向、横向及垂向的冲击和振动等综合载荷作用变得越来越复杂，车体及其安装结构包括车载吊挂件的运行工况也变得更为恶劣。箱体结构的强度和振动特性直接影响到箱内电气元件的正常工作，甚至影响列车运行安全。因此对箱体结构进行分析研究就显得尤为重要，其结果可为深入进行动力学分析以及结构优化设计提供依据。 在充分考虑箱体的结构、载荷工况以及约束条件的基础之上对柜体和电子元件作出合理的模拟方案。充电器箱体及其内部电气设备的安装采用焊接和螺栓连接的形式，本文采用焊接单元模拟焊接，刚性单元模拟螺栓连接，采用质量单元模拟柜内电气设备，运用Hyper-mesh软件建立箱体的有限元模型。根据标准GB/T21563—2008确定五种极限载荷工况，考核箱体在惯性力载荷下的强度，对箱体进行静力学分析和模态分析。分析结果表明，箱体总体变形很小，结构应力都小于材料的屈服强度；箱体各阶固有频率均高于箱体所受的激振频率，在客车运行过程中箱体不会发生共振，故箱体能够满足列车运行工况的使用要求。最后，基于结构强度分析结果对箱体进行拓扑优化设计，获得有材料冗余的箱体模型。优化后，在保证箱体刚度、强度和振动性能基本一致的前提下，优化后的充电器箱体质量减轻了9.65％，达到了轻量化设计要求。车辆装备的轻量化不仅可以节约材料和成本，而且顺应时代的发展变化，在提高列车的性能以及在减少燃料消耗、降低排气污染等方面均具有重大意义。 |
| 作者： | 余本钢 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 黄继雄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
