CRH5動車組內(nèi)端墻對車體結(jié)構(gòu)整體承載性能的影響分析及輕量化研究.pdf

1、隨著資源緊缺問題的日益突出，結(jié)構(gòu)輕量化越來越受到設(shè)計(jì)者的重視，其中性能和材料使用之間的權(quán)衡是結(jié)構(gòu)優(yōu)化永恒的話題。本文通過對比分析CRH5動車組拆除內(nèi)端墻前后的M2S車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度及模態(tài)，得出了內(nèi)端墻對車體整體強(qiáng)度、剛度及模態(tài)的影響。同時(shí)以車體質(zhì)量最輕為目標(biāo)進(jìn)行了單目標(biāo)多工況優(yōu)化探討，并對內(nèi)端墻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文的主要內(nèi)容:
　　1)對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的車體進(jìn)行了適當(dāng)合理的簡化，建立了拆除內(nèi)端墻前后兩種車體的有限元

2、模型。
　　2)針對CRH5型動車組車體結(jié)構(gòu)，依據(jù)EN12663:2000的相關(guān)要求，對其進(jìn)行了十種主要組合工況下的有限元強(qiáng)度、剛度及模態(tài)分析，并對拆除內(nèi)端墻前后車體的強(qiáng)度、剛度和模態(tài)進(jìn)行了分類對比，得出了內(nèi)端墻對車體相關(guān)性能的影響。
　　3)根據(jù)北車集團(tuán)提供的車體結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告，將試驗(yàn)測試值與仿真計(jì)算值進(jìn)行了對比分析，經(jīng)驗(yàn)證仿真結(jié)果可靠。
　　4)利用Isight優(yōu)化平臺萬能組件Simcode集成Ansys軟件，

3、完成了以內(nèi)端墻型材及車體底架斷面厚度為設(shè)計(jì)變量、以車體質(zhì)量最輕為目標(biāo)的單目標(biāo)多工況優(yōu)化。首先用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對設(shè)計(jì)變量進(jìn)行樣本抽取，并得到設(shè)計(jì)變量對各響應(yīng)性能的靈敏度;然后用基于近似模型的自適應(yīng)模擬退火算法ASA與梯度優(yōu)化算法NLPQL相結(jié)合的優(yōu)化策略對車體質(zhì)量進(jìn)行單目標(biāo)優(yōu)化，效果明顯且優(yōu)化效率較高，優(yōu)化后車體的彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度及一階垂向彎曲振動有了不同程度的改善。
　　5)在內(nèi)端墻原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加縱梁及橫梁結(jié)構(gòu)，利用網(wǎng)格變