高速动力车转向架焊接构架优化设计

以高速动力车转向架焊接构架的质量为目标函数,以16Mn钢母材和焊缝的疲劳强度为约束条件,根据UIC615-4所规定的构架强度试验载荷,对高速动力车转向架焊接构架进行结构优化,提出了降低结构弯曲和扭转刚度的设计方法,以提高轻量化焊接构架的疲劳强度。优化方案构架的最大等效应力较原方案降低15.33%,结构刚度和应力分布趋于均匀,构架疲劳强度满足设计要求。     

160km/h电力机车车体轻量化研究

以某型160 km/h电力机车车体为轻量化目标,建立整车车体有限元模型,对车体结构进行静强度校核,以此为基础,以车体总重量最小化为目标,以车体结构板厚参数为设计变量,在保证车体结构强度与刚度满足要求的情况下优化设计变量。通过灵敏度分析,更新设计变量,对车体结构轻量化进行深入的优化。通过仿真优化设计,车体总重减轻7.44%,满足设计目标要求。     

跨坐式单轨车辆转向架构架的轻量化研究

以跨坐式单轨车辆转向架构架为例,以构架厚度为设计变量,应力为约束条件,质量最小为目标函数,利用结构优化设计方法,对其进行了尺寸优化设计。利用Hypermesh软件中的Opstruct模块进行尺寸优化求解。优化后的构架部分部件厚度变化明显,其自重降低22%,得到了同时满足静强度、刚度和疲劳寿命要求的构架轻量化设计优化方案。     

铁路起重机箱型伸缩臂设计的多目标模糊优化模型

以N1002G型铁路起重机箱形伸缩臂设计为例,以箱形伸缩臂的截面几何参数为设计变量,以箱形伸缩臂的结构重量、整体稳定性这2个相互制约的要求为目标函数,以强度、刚度、局部稳定性和几何限制为模糊约束条件,建立铁路起重机箱形伸缩臂设计的多目标模糊优化模型.应用最优水平截集法,将该多目标模糊优化模型转化为多目标普通优化模型,并应用遗传算法NSGA-Ⅱ求解.实例验证表明:采用建立的模型和求解算法,可以得到目标空间下的Pareto解;结构重量和整体稳定性是此消彼长的关系,设计者可以根据需要,选择合适的结构重量和整体稳定性作为设计方案.     

铰接式高速客车车体承载结构轻量化设计

运用最优化方法，以车体承载结构重量最轻为目标，以车体主要构件板厚为设计变量，以强度，刚度和工艺条件为约束，以ＳＧＩ工作站为硬件平台，应用ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡ有限元分析软件，对铰接式高速客车车体进行结构优化，通过优化分析，获得了车体承载结构主要板才的轻量化设计参数。分析表明，轻量化模型满足高速客车需要的强度，刚度，同时也满足动态特性的要求。     

转K7型转向架副构架优化设计

以转K7型转向架副构架质量为目标函数,以C级铸钢的静强度为约束条件,根据.TB/T1335-1996所规定的货车转向架部件强度的试验载荷,对副构架进行结构优化设计,采用降低弯矩和变形量的设计方法,以提高副构架结构的静强度.优化方案副构架最大等效应力较原方案降低13.96%～34.69%,结构刚度和应力趋于均匀,副构架静强度满足设计要求.     

C64型敞车车体优化计算分析

阐述了Ｃ６４型敞车建立的优化计算模型，以车体自重为目标函数，强度，刚度为约束条件，结构板板厚度作为设计变量，进行了有限元分析和优化计算，得出了Ｃ６４型敞车车体钢结构减重方案，为车本轻量化设计提供了依据。     

基于拓扑优化设计的动力集中动车组车体变压器梁优化与减重

建立了动力集中动车组车体的有限元模型,基于结构优化对变压器梁进行减重设计。以质量最小为目标,进行变压器梁在牵引工况下的拓扑优化,根据优化结果进行几何重构,对重构模型进行尺寸优化,达到减重目标。当变压器梁的材料采用Q345时,通过优化设计可以减重137.7 kg,减重21.7%。采用Q460材料时,变压器梁减重了234.9 kg,减重37.0%。结果表明文中提出的拓扑优化+尺寸优化的结构优化设计方法对车体零部件减重设计效果明显。     

考虑整车动力学特性的高速列车车体结构疲劳仿真

高速列车车体的结构疲劳问题,关键还是轻量化设计导致的强度、刚度和寿命变化后产生的问题.论文提出一种新混合模拟技术,主要是结合多学科优化系统理论,采用并行优化算法,进行结构疲劳可靠性设计.核心是利用多体动力学和有限元法混合模拟技术在进行结构疲劳设计时考虑整车动力学特性,分析线路典型工况下结构振动特性和结构疲劳损伤之间的作用机理,考虑典型载荷工况和其他不确定因素影响.并且采用随机统计概率方法和多目标优化手段进行结构疲劳设计.以某型高速车体结构作为算例,并通过试验验证.仿真计算结果表明,这种方法可以从整车动态特性的角度系统研究车辆振动特性和结构疲劳性能之间的相互作用机理,还可以及时有效地解决工程结构疲劳设计优化的问题.     

考虑自振周期的斜腿刚构桥的动力优化

介绍一种以结构自振周期平方和最小为优化目标的新的动力优化设计方法,其最大特点是不用求特征值,设计的结构为刚性结构。使用这种方法对等截面斜腿刚构桥进行了体积一定时的几何布局动力优化,其中,斜腿倾角和分跨比为设计变量,采用了直接搜索法中的网格搜索法寻优。算例表明,这种优化方法简单、有效,设计所得的等截面斜腿刚构桥布局合理,结构刚度大,并能很好地适应高速铁路桥的要求。     

基于AWE的列车集便器系统污物箱结构优化设计

以列车集便器系统污物箱为研究对象,运用ANSYS软件对箱体进行了有限元静力学仿真,分析了箱体在4种载荷工况下的应力变化,找到了箱体受力薄弱部位;在AWE的优化环境下,利用系统DOE模块,以箱体加强筋板尺寸及位置参数为设计变量,以最大应力值为主目标函数、箱体质量和安全系数为次目标函数进行了优化设计,最终使箱体结构刚度趋于良好,应力分布更加均匀,并减轻了整体质量.     

某型号时速250 km的不锈钢点焊车体钢结构强度分析

研究对象为某250 km/h不锈钢点焊结构的新型高速铁路客车车体,基于EN12663标准确定了载荷参数及工况,使用ANSYS15.0对车体钢结构强度和刚度进行有限元分析计算。计算结果表明,车体钢结构在各工况下计算应力小于材料的许用应力,刚度和静强度均满足要求,所得结果为车体的优化设计、结构改进提供了参考依据。     

铁路简支梁桥减隔震支座设计参数的优化研究

运用结构最优化理论建立了考虑地震时车辆运行安全性的铁路简支梁桥减隔震体系优化设计模型,采用ANSYS中的一阶优化方法,在优化过程中考虑结构Rayleigh阻尼系数的变化对减隔震体系的影响及土和基础的相互作用,实现了对铅芯橡胶支座动力设计参数的优化设计.通过计算分析,得出了铅芯橡胶支座动力参数对桥梁地震响应的影响规律：在应用LRB对不同场地条件下的铁路简支梁桥进行减隔震设计时,屈服后刚度与屈服前刚度比α对结构地震响应有重要影响.因此,可以采用改变屈服后刚度与屈服前刚度比α的简化设计方法,满足桥梁地震响应的要求.为了提高系统的优化效率,在进行减隔震支座优化时,行车安全性的约束可以在优化过程外考虑,即在支座参数优化解确定后,再进行车辆地震输入谱密度强度SI值的验算.     

电力机车车体结构优化分析

以新设计某型电力机车为例,利用ANSYS软件建立了电力机车车体结构的有限元模型,并针对机车车体设计中的强度、刚度考核工况,以合理化的车体结构钢板厚度为设计变量,以车体结构的应力、位移需满足的高速试验列车动力车强度及动力学规范等为状态变量,以车体质量最小为目标函数,对车体进行了全面的轻量化优化设计分析,并对优化设计后的车体结构进行了强度、刚度及模态的分析校核,结果表明各项计算结果均符合标准要求。     

NS125型铁路起重机整体结构有限元分析

研究目的:研究起重机在危险工况下的整体结构变形及强度应力分布情况,以判断起重机的整体结构是否合理,能否达到刚度及强度要求,为整机的结构设计提供技术支持及设计依据.研究结论:通过运用成熟的有限元结构设计模块对NS125型铁路起重机整体结构进行分析计算,对各部件分别建模之后整体装配,并选择最危险工况进行加载计算,获得了该设备在最危险工况下的整体结构的强度值和刚度值,同时得到各个部件的刚度及强度分布.该计算结果显示,整机结构变形对起重机起重幅度的影响在允许范围内,各结构部件的强度值在选用材料的许用范围内,满足起重机的设计要求.     

一种机车橡胶堆刚度性能设计新思路探讨

随着材料科学技术的进步,橡胶配方中的各种材料、工艺和胶粘剂得到了长足发展,金属橡胶粘结强度甚至可以超过橡胶本体强度,这导致机车橡胶堆可尝试采用新型的橡胶自由外型面.以一个典型的机车二系橡胶堆刚度设计为案例,提出了一种利用有限元分析方法进行垂向刚度设计的新方法.在材料参数、结构型式和接口尺寸不变的条件下,仅通过橡胶自由外...     

某A型地铁车体结构轻量化研究

文章介绍了基于有限元分析的一种结构轻量化设计方法,对某A型地铁铝合金车体结构进行了优化研究,结果显示其在达到轻量化目标的同时保证了车辆应有的强度、刚度。     

出口加纳动车组动车车体强度有限元分析及结构优化

以出口加纳动车组车体为对象,参考TB/T 1335-1996<铁道车辆强度设计及试验鉴定规范>制定了<加纳动车组车体结构强度规范>,采用有限元法计算了动车车体强度和刚度并进行了模态分析,根据计算结果对动车车体进行了结构优化,保证了动车最大轴重满足设计要求.     

轨道车辆泡沫铝填充吸能元件的优化设计

通过仿真研究了填充泡沫铝对吸能元件性能的影响,然后针对轨道车辆吸能装置中填充泡沫铝圆管元件参数进行优化研究.研究以质量最小为优化目标,以薄壁厚度、圆管直径以及泡沫铝密度为优化设计参数,以刚度为约束,运用序列二次迭代(SQP)法进行优化.最后,运用非线性有限元分析软件MSC.DYTRAN进行碰撞分析并验证了优化结果.结果表明:泡沫铝填充材料对元件的比吸能以及其他耐撞击性能的改善起到较为重要的作用;针对不同的吸能要求,泡沫铝密度需合理选取;填充泡沫铝的薄壁圆管壁厚度不宜取太大;泡沫铝材料的密度的选取应随压溃力的提高而适当增大.     

拓扑优化在桥梁支座轻量化设计中的应用

以桥梁支座为研究对象,基于拓扑优化设计思想,以支座下座板刚度最大化为设计目标对结构进行了轻量化设计。在保证支座正常功能不受影响的前提下,定义了底面全约束模型和底面非全约束模型,对应2种不同的初始设计区域,并分别对支座进行了优化分析。经过拓扑优化得到了外圆中缩式及底板中空式结构的密度图,再基于外圆中缩式密度图对下座板模型进行了二次构建,验证了拓扑优化结构的可行性。研究结果表明,在满足桥梁支座使用性能要求的前提下,底面全约束模型拓扑优化得到的支座下座板结构重量减小了21.2%,为桥梁支座的轻量化设计提供了一种新的思路。