【摘 要】
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基于有限元方法的结构分析和优化技术的广泛应用,能够有效降低产品的开发成本,缩短产品的研制周期,提高产品的质量和可靠性.本文以轨道交通车辆电源机柜的机架作为研究对象,
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基于有限元方法的结构分析和优化技术的广泛应用,能够有效降低产品的开发成本,缩短产品的研制周期,提高产品的质量和可靠性.本文以轨道交通车辆电源机柜的机架作为研究对象,采用通用化有限元分析软件ANSYS作为分析工具,对机架的结构进行了静、动态分析和优化.根据不同类型机架的特点,本文采用基于APDL语言的参数化建模方法,以壳单元和梁单元为主,分别建立了钣金机架和型材机架的有限元模型.通过静态分析给出了机架在不同工况下的应力和位移的分布情况.采用分块Lanczos方法对几种机架的模型进行了模态分析,通过对比它们的振型,找出了机架在动态激励下可能出现的薄弱环节,并给出了切实可行的改进意见.作为车载设备,机架在工作时不可避免的要受到各种振动和冲击.为了研究机架的动态响应特性,本文采用三个不同方向的半正弦力脉冲波作为冲击载荷输入,对机架的有限元模型进行了瞬态动力学分析,分析获得的机架瞬态响应信息为机架的优化设计提供了参考.对于机架所受的随机振动激励,本文将实测所得的轨道不平度转换为加速度功率谱密度(PSD),并以此作为输入,对机架进行了随机振动分析,得到了机架螺栓孔和插箱底部等位置的响应谱值.在结构优化方面本文根据机架有限元分析的结果,对机架进行了结构的形状尺寸优化.采用一阶方法实现了钣金机架的结构优化;采用APDL语言实现的两极算法实现了型材机架的结构优化.
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