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某B类地铁铝合金车体轻量化研究
| 论文题名： | 某B类地铁铝合金车体轻量化研究 |
| 关键词： | 地铁车体;铝合金材料;Hypermesh软件;尺寸优化;静强度;轻量化设计 |
| 摘要： | 车体是地铁车辆系统的核心承载部件，车辆运行过程中，车体需要承受自身重力、车上吊装设备载荷、车厢之间的作用力等。车体结构要满足安全性、可靠性及其相关的标准规范要求，在满足相应技术标准的前提下，提高经济效益，降低制造成本，轻量化是车体结构设计的重要手段。以中车唐山机车车辆有限公司研发的某B型地铁铝合金车体为研究对象，对其结构进行了静强度分析、现场试验、轻量化研究、预应力模态分析。 1）利用Hypermesh软件，抽取车体结构中面，根据模型简化和网格划分原则，建立该车体的有限元模型。 2）对车体进行10种工况下的静态分析，计算了各工况下的应力安全系数和相当弯曲刚度，分析结果满足EN12663-2010和GB/T7928-2003标准关于强度、刚度的评定要求。依据TB/T2541-2010标准关于车辆静强度试验的规范要求，对车体完成现场试验。车体静强度试验结果表明，各试验工况下测试点的应力值满足标准要求，试验结果与计算结果一致性较好，验证了车体有限元模型的正确性。 3）基于OptiStruct软件对车体进行应力和位移灵敏度分析，筛选出合适的设计变量对车体结构进行尺寸优化。优化后的车体减重339kg，减重比为5.22%，轻量化效果明显，并对优化后车体进行静强度校核。 4）采用预应力模态分析法，分析了车体在启动和制动过程中的预应力模态，分析结果满足TB/T3115?2005标准对车体模态的评价要求。 通过有限元仿真计算、试验测试、车体轻量化、预应力模态分析，验证了该铝合金车体结构满足强度、刚度和模态方面的标准要求。研究结果为地铁车体的设计制造提供了一定的参考价值。 |
| 作者： | 周勇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 程相文;霍殿龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华北理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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