全承載式客車車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計.pdf

1、全承載式車身結(jié)構(gòu)主要是由小斷面矩形鋼管焊接而成，承載能力強，在結(jié)構(gòu)安全性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、乘坐舒適性、節(jié)能環(huán)保方面優(yōu)勢明顯，目前普遍應用于高等級客運客車以及城市公交客車。本文結(jié)合優(yōu)化設計方法與有限元法對全承載式車身進行了輕量化設計：首先運用拓撲優(yōu)化設計確定了車身骨架的基本布局形式；其次在拓撲優(yōu)化計算結(jié)果的基礎上開展了尺寸優(yōu)化設計；最后制定車身結(jié)構(gòu)評價指標要求，在四種典型工況下對車身結(jié)構(gòu)進行了靜力學分析驗證。具體研究工作內(nèi)容如下：
　　

2、（1）闡述了全承載式車身結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀，總結(jié)歸納了有限元法基本理論和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計基本方法。并對照產(chǎn)品設計流程中的詳細設計、基本設計和概念設計，制定了以輕量化為目標的全承載式車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方案。
　?。?）在水平彎曲工況下建立了以車身質(zhì)量最小為目標函數(shù)的拓撲優(yōu)化數(shù)學模型，通過對拓撲優(yōu)化計算結(jié)果進行分析解讀，得到了車身結(jié)構(gòu)的基本傳力路徑，最終確定了車身骨架的基本布局形式。參考目前車身常用型材類型，完成了車身結(jié)構(gòu)的初步設計。并且針對該初

3、步設計方案進行了靜力分析計算，結(jié)果表明車身骨架結(jié)構(gòu)的強度和剛度均滿足設計要求，為下一步的尺寸優(yōu)化設計奠定了基礎。
　?。?）在型鋼截面尺寸靈敏度分析的基礎上，確定了尺寸設計變量對車身骨架質(zhì)量的影響程度，并提出了一種分層尺寸優(yōu)化方案。經(jīng)過三層次尺寸優(yōu)化，完成了車身骨架的詳細尺寸設計，得到了一種新型全承載式輕量化車身骨架結(jié)構(gòu)。
　?。?）在客車的四種典型工況下，以車身強度和剛度為評價指標，對新型車身結(jié)構(gòu)進行了有限元分析驗證。針對