基于Optistruct的地铁车顶骨架有限元强度分析及优化.pdfVIP

第3O卷第2期 佳 木 斯 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) V01．3O No．2 2012 年 03月 JournalofJiamusiUniversity(NaturalScienceEdition) Mar． 2012 文章编号-1008—1402(2012)02—0161—06 基于Optistruct的地铁车顶骨架有限元强度分析及优化① 胡雯丽 ， 周劲松 ， 谢晓波 ， 李 卓 (同济大学铁道与城市轨道交通研究院．上海 201804) 摘 要： 为了对某新型地铁车顶骨架结构进行优化，在十二个工况下对其进行了结构静强度分 析，根据各工况的应力分布情况，找 出了应力集中的位置并分析其产生的原因。利用OptiStruc优 化工具提 出了六种优化方案，根据优化尺寸再次进行强度分析，分析结果显示方案一车架骨架在 满足应力的要求下，整体结构挠度最小．通过对车顶骨架优化的应力对比，表明提 出的优化方案 是可行性 的． 关键词： 地铁车顶骨架；有限元；静强度评定；优化设计 中图分类号：TP202．1：0242。21 文献标识码 ： A 风道下部的顶板边梁连接．同时中顶结构两边与边 0 引 言 顶板搭接．边顶板直接固定在侧墙．扶手上端安装 随着轨道交通事业的迅速发展和人们生活水 在支撑梁凹槽中，下端与浮置地板相连．图1为车 平的提高，高效便捷的轨道交通受到越来越多城市 顶骨架结构各部分的结构示意图，由上到下依次为 的青睐，并且对车体综合性能的要求越来越高．车 风道和吊座结构，支撑梁结构，中顶板结构和扶手 顶骨架作为车辆 内装的重要组成部分，尤其在支撑 结构． 车顶风道等结构和减少振动方面起到了不可缺少 的作用．减轻车顶 自身质量一方面节约了原材料， 2 车顶骨架有限元模型的建立 降低了生产成本；另一方面也使结构各处应力的合 由于该地铁车顶骨架结构是由板、梁组成的复 理有效的分布，避免局部结构的应力集中而导致整 杂三维空间结构，各个组件的厚度都比较薄，而且 体结构的破坏．因此设计出质量轻而各方面性能又 与长度相差太大，理论上各构件都可看作是薄壁板 达到要求的车顶是一项重要任务．本文对某公司开 壳结构，因而可以全部采用板壳单元建立计算模型． 发的新型地铁的车顶骨架结构进行了强度分析，得 将三维模型导入 Hypermesh软件中，对实体几 到了产生应力集 中的位置 ，并且制定了满足应力要 何进行抽中面，并根据实际情况针对各个中面进行 求的优化方案，通过对比得出方案满足整体强度要 连接，采用 Altair公司的Hypermesh划分网格，网 求且优化后应力分布变得更加均匀，该优化方案具 格划分前对各结构件进行模块分组，为提高整个网 有一定的实用性为同类车型的车顶骨架开发提供 格划分的速度和保证网格的质量，缩短计算时间， 了一定得参考价值． 需对该车顶骨架几何模型进行清理，去除对分析结 1 车顶骨架几何模型的建立 果影响较小的倒圆以及小孔等几何区域． 在本次有限元模型建模中，针对螺栓连接进行