论文部分内容阅读
随着我国国民经济的发展,城市规模的不断扩大,地铁作为解决城市道路拥挤、环境污染问题的一种有效交通工具越来越受到人们的推崇。对于许多市民来说,乘坐地铁是日常生活中不可缺少的一部分。地铁车体结构优化的研究,不仅能确保车辆正常行驶的安全性,而且还能降低生产成本、减少能耗。本文首先介绍了国内外不锈钢车体的发展状况以及结构优化的发展历史,不锈钢车体是我国城市轨道交通发展的一个重要方向,对车体结构进行合理优化,是车体轻量化、现代化的重要手段。然后以某A型地铁不锈钢车体为研究对象,根据有限元理论,利用HyperMesh软件对其进行有限元建模与仿真分析。结果表明,此车体静强度、刚度、稳定性和模态均符合相应的标准。对仿真结果进行分析,发现车体侧墙存在冗余焊点、车顶和底架梁结构仍有设计余量。最后,利用OptiStruct软件,一方面对侧墙直径为6.0mm的焊点单元进行拓扑优化,以优化结果作为依据,考虑焊接工艺与工程实际等,人为的改进侧墙的焊点布局,相比于原始设计方案,优化改进后侧墙焊点数量减少960个。另一方面,对车顶和底架的梁结构进行尺寸优化,优化后减小了车顶弯梁、底架大横梁和小横梁的板材厚度,同时改进底架横梁的拓扑位置,使车顶弯梁、侧墙立柱和底架横梁尽可能在车体纵向上处于同一横断面。综合上述两种结构优化改进方案,校核优化改进后的车体静强度、刚度、稳定性和模态,均满足相应的规范要求。车体质量由初始设计方案的8.049t减少到7.712t,减重0.337t,减重效果明显;车体的焊点数量有所减少,降低了焊接工作量,从而节约了制造成本,提高了经济效益,在实际工程应用上具有一定的参考价值。