【摘 要】
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随着我国人口的增多,城市的规模不断扩大,城市周边区域不断繁华,来往于周边的人越来越多,交通拥堵问题愈加严重。为了缓解这种情况,我国必须发展高速、快捷的城市轨道交通。
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随着我国人口的增多,城市的规模不断扩大,城市周边区域不断繁华,来往于周边的人越来越多,交通拥堵问题愈加严重。为了缓解这种情况,我国必须发展高速、快捷的城市轨道交通。而市域快轨车综合地铁车及高速动车组的各种优点,可以方便人们的出行,逐渐被建设在各个城市之中。为了保证设计制造出来的车辆的安全性,在设计阶段有必要利用仿真分析的方法来使设计方案满足相应规范标准要求,从而提高设计效率,方便设计过程中结构改进、轻量化设计。本文首先介绍了国内外市域快轨车的发展状况以及车体结构材料的选择,并简要地阐述了结构仿真分析的现状和发展趋势。依据某市域快轨车车体结构模型及相关技术参数,详细分析车体结构特点,并利用HyperWorks有限元仿真软件对车体结构进行结构模型的简化处理、网格划分。然后,对车体的连接关系进行仿真模拟,确保车体每一部分结构之间力的传递,从而获得完整的车体有限元仿真模型。依据静强度、刚度、模态评价标准,对建立好的车体有限元模型进行求解,由仿真计算结果分析可知:车体结构的强度、刚度、模态均满足规定的要求,且车体结构每一部分型材应力的大小与其材料的屈服强度相比,存在一定的余量,为车体结构轻量化设计提供了基础。为了更优实现车体结构轻量化设计要求,运用灵敏度分析相关的理论,分析恶劣工况1.3倍最大垂载工况和空载压缩工况下侧墙、底架不同厚度的板材的位移和应力灵敏度,通过灵敏度计算结果可知:1.3倍最大垂载工况载荷作用下,侧墙型材、底架型材的灵敏度相对较大,同时由数据分析结果可以看出每种工况下不同板材厚度的灵敏度,为下一步车体尺寸优化设计提供参考。参考灵敏度分析结果,选取1.3倍最大垂载工况作为优化工况,尺寸优化圆整后车体侧墙、底架型材共减重0.407t。最后,对车体的优化结果再次进行强度、刚度和模态校核,以此判定该车体优化方案的可行性。本文分析的结果为我国市域快轨车辆的车体设计和结构优化提供了一定的参考。
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