標準化動車組中間車體側墻輕量化與結構優(yōu)化設計.pdf

1、隨著資源緊缺問題的日益突出，結構輕量化越來越受到設計者的重視，其中性能和材料的使用之間的權衡是結構優(yōu)化永恒的話題。本文通過驗證標準化動車組中間車體結構強度、彎曲剛度、扭轉剛度及模態(tài)，以車體側墻為研究對象。以車體質量最輕為目標進行了單目標和多目標兩種優(yōu)化方案多工況優(yōu)化探討，并在尺寸優(yōu)化結果的基礎上進行了側墻筋板角度的形狀優(yōu)化設計。本文的主要內容有:
　　(1)對結構復雜的車體進行了適當合理的簡化，建立了標準化動車組中間車體的有限元模

2、型。
　　(2)針對標準化動車組M02車體結構，依據(jù)EN12663∶2000的相關要求，對其進行了11種主要組合工況下的有限元強度、剛度及模態(tài)分析，了解車體的相關性能。
　　(3)利用ISIGHT優(yōu)化平臺通過組件Simcode集成ANSYS軟件，完成了以側墻型材厚度為設計變量、以車體質量為目標的單目標和以車體質量以及車體剛度特性為目標的多目標兩種優(yōu)化方案的多工況優(yōu)化。首先用試驗設計方法對設計變量進行樣本抽取，并得到設計變量對

3、各響應性能的靈敏度;然后用基于近似模型的多島遺傳算法與梯度優(yōu)化算法NLPQL相結合的優(yōu)化策略對車體質量進行單目標優(yōu)化，效果明顯且優(yōu)化效率較高，運用多島遺傳算法進行多目標優(yōu)化，并對兩種優(yōu)化方案的結果進行強度，剛度校核，并對比兩種優(yōu)化方案優(yōu)化后車體的彎曲剛度、扭轉剛度及一階垂向彎曲振動頻率，考慮到綜合性能，認為多目標優(yōu)化結果更適合車體的運行。
　　(4)在多目標基礎上，利用網(wǎng)格變形技術建立網(wǎng)格變形控制域實現(xiàn)對側墻筋板網(wǎng)格的控制。通過I