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基于网格变形的标准动车组底架结构优化
| 论文题名： | 基于网格变形的标准动车组底架结构优化 |
| 关键词： | 标准动车组;底架结构;下边梁;筋板角度;网格变形 |
| 摘要： | 随着中国高速铁路的快速发展，在列车高速运行中对动车组本身的性能有了更高的要求，让材料物尽其用是结构优化设计的主要思路。车体的轻量化是多学科、多参数、多约束的复杂系统优化问题，本文对中国标准动车组TC01车体结构进行了结构强度、刚度及模态分析，在此基础上，对底架以及下边梁进行了结构优化及设计。本文具体完成的工作如下: (1)对最新设计的中国标准动车组车体进行了几何清理，并在此基础上采用有限元前处理软件HyperMesh12.0建立有限元模型。 (2)根据EN12663:2000相关标准，对车体结构进行了10余种主要的组合工况的计算，对车体进行了强度、刚度以及模态的分析。 (3)根据车体分析的结果，利用Isight优化平台，用Simcode组件集成网格变形软件Sculptor以及有限元分析软件ANSYS，对底架、下边梁的上下盖板、筋板的厚度以及底架筋板的角度布置进行优化，以板材的厚度、筋板布置的角度为自变量，以车体的自重为目标函数，以车体刚度、强度、模态为约束条件，选取多种工况进行优化设计。首先采用试验设计法对设计变量以及响应抽取样本，并得到设计变量对各个响应性能的灵敏度;然后根据响应面法建立近似模型，同时将板材的厚度在加工过程中的波动考虑在内，采用6σ方法进行分析，确保板材在厚度波动的情况下也能满足车体的各项性能指标，并选择粒子群算法(PSO)对车体进行优化，效果明显且优化效率高，优化后，车体强度、刚度、模态没有大幅降低，但是车体的自重有了明显的减轻。 (4)根据优化结果，对车体进行工况的校核，并根据底架筋板角度的变化，设计出优化后的底架。 本文将板材加工过程中的厚度公差考虑在内，为动车组的下一步改进设计提供了一定的依据，特别是板材的厚度以及筋板的布置问题，对高速列车车体结构分析以及大型结构优化设计问题提供了一定的思路，为下一步提升动车组车体的性能做出了一定的研究。 |
| 作者： | 高润鸿 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 吴作伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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