原文传递
CRH5动车组内端墙对车体结构整体承载性能的影响分析及轻量化研究
| 论文题名： | CRH5动车组内端墙对车体结构整体承载性能的影响分析及轻量化研究 |
| 关键词： | 高速列车;车体结构;内端墙;整体承载性能;轻量化设计 |
| 摘要： | 随着资源紧缺问题的日益突出，结构轻量化越来越受到设计者的重视，其中性能和材料使用之间的权衡是结构优化永恒的话题。本文通过对比分析CRH5动车组拆除内端墙前后的M2S车体结构强度、弯曲刚度、扭转刚度及模态，得出了内端墙对车体整体强度、刚度及模态的影响。同时以车体质量最轻为目标进行了单目标多工况优化探讨，并对内端墙的结构进行了优化设计。本文的主要内容: 1)对结构复杂的车体进行了适当合理的简化，建立了拆除内端墙前后两种车体的有限元模型。 2)针对CRH5型动车组车体结构，依据EN12663:2000的相关要求，对其进行了十种主要组合工况下的有限元强度、刚度及模态分析，并对拆除内端墙前后车体的强度、刚度和模态进行了分类对比，得出了内端墙对车体相关性能的影响。 3)根据北车集团提供的车体结构静强度试验报告，将试验测试值与仿真计算值进行了对比分析，经验证仿真结果可靠。 4)利用Isight优化平台万能组件Simcode集成Ansys软件，完成了以内端墙型材及车体底架断面厚度为设计变量、以车体质量最轻为目标的单目标多工况优化。首先用试验设计方法对设计变量进行样本抽取，并得到设计变量对各响应性能的灵敏度;然后用基于近似模型的自适应模拟退火算法ASA与梯度优化算法NLPQL相结合的优化策略对车体质量进行单目标优化，效果明显且优化效率较高，优化后车体的弯曲刚度、扭转刚度及一阶垂向弯曲振动有了不同程度的改善。 5)在内端墙原有结构的基础上，增加纵梁及横梁结构，利用网格变形技术软件Sculptor建立控制体实现相应网格的控制。通过Isight万能组件Simcode集成Sculptor及Ansys分析纵梁及横梁结构的改变以及它们的位置布置对各响应性能的影响，最终得到了合理的纵梁及横梁结构布局，设计出刚度性能更优的内端墙结构。 本文的研究内容为高速列车车体的结构分析和大型结构优化设计问题提供了一定的参考价值，也为机车车辆优化设计的深入研究打下了一定的基础。 |
| 作者： | 张文霞 |
| 专业： | 机械工程 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
