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高速列车车体断面优化设计

邹远  
【摘要】:车体设计是高速列车研究的一个重要组成部分。高速列车车体在运行过程中,不但要把牵引力和制动力传递给车钩,还要承受各种设备载荷以及纵向和横向冲击载荷的作用。因此,车体必须具有足够的强度和刚度,满足相关技术标准的要求,保证列车运行的安全性和平稳性。 本文运用Hypermesh软件建立了国内某型高速列车铝合金车体有限元模型;然后对其进行静强度计算,分析总结了结构强度和刚度的计算结果,并进行模态计算和分析;最后以该车体底架为研究对象,对其进行了拓扑优化、尺寸优化,探讨了车体底架最佳断面形状,并对优化结果进行验证。具体内容如下: 1.有限元模型的建立 由于车体结构复杂,首先对车体结构进行适当的简化,并在软件Hypermesh中建立车体有限元模型。 2.车体静强度、模态分析 依据欧洲标准EN12663:2010《铁路应用—铁路车辆,车体结构要求》,对车体结构进行了4种工况的静强度计算和模态分析,总结了车体的应力分布情况,同时根据TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》,对车体的刚度进行了评定,为车体底架的优化提供约束条件。 3.车体底架结构优化 采用优化软件OptiStruct对车体底架进行优化。首先对车体底架进行了基于概念设计的拓扑优化,根据设计要求和优化目标得到具有最佳断面形状的车体底架结构;在此基础上对底架结构进行更为细致的尺寸优化,根据优化目标函数得到各截面的最优尺寸;最后对优化后的车体进行静强度分析,并对优化前后的静强度计算结果进行了比较分析。


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