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新型煤炭漏斗车车体强度分析及优化设计
| 论文题名： | 新型煤炭漏斗车车体强度分析及优化设计 |
| 关键词： | 煤炭漏斗车车体;强度分析;优化设计;拓扑结构 |
| 摘要： | 随着铁路大发展，机车车辆制造业也迅速发展，其中煤炭漏斗车市场竞争也愈来愈激烈。在满足强度和刚度要求的前提下，煤炭漏斗车车体轻量化是企业获得更大经济效益的重要措施之一。 首先，通过有限元法对KM70煤炭漏斗车车体进行静强度分析。对车体进行必要的简化并运用SolidWorks软件建立KM70煤炭漏斗车车体几何模型，将其导入HyperMesh中抽取中面，并建立基于板壳单元的车体结构有限元模型，采用ANSYS后处理平台，对车体结构的静态特性进行了分析研究，得到车体五种工况下的应力分布情况。依据TB/T1335-1996对漏斗车车体强度评价，结果表明车体的静强度满足要求。紧接着根据修正的Goodman-Smith疲劳极限图对车体进行疲劳强度评估，在规定的疲劳载荷工况下车体不会发生破坏而失效。 其次，进行了煤炭漏斗车车体结构模态分析，得出车体结构的一阶垂向弯曲振动频率为24.67874Hz，高于14Hz，满足设计要求。另外，利用HyperWorks软件在最大压缩载荷2250kN下对KM70煤炭漏斗车车体进行稳定性分析，得出一阶屈曲因子1.52817大于1，整车不会出现失稳现象。 随后，研究了煤炭漏斗车车体结构的轻量化问题。选取煤炭漏斗车车体的38个关键部件厚度为设计变量，质量最轻为优化目标，在强度和刚度约束均满足TB/T1335-1996规范的条件下对车体进行尺寸优化，并对优化后的车体进行静强度、模态以及线性屈曲验证，优化后的车体质量较原车体质量减轻了5.89％。 最后，采用了最小成员尺寸和模式重复约束对车体的枕梁腹板进行拓扑优化研究，优化后的枕梁腹板较原腹板重量减轻39.5％。最终尺寸优化和拓扑优化使得车体的总质量减轻了6.61％。 |
| 作者： | 姚皓杰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 商跃进 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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