某型地铁转向架构架的结构优化.pdf

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1、潮nile；／某型地铁转向架构架的结构优化*杜子学杨百岭(重庆交通大学机电与汽车工程学院，400074，重庆∥第一作者，教授)摘要利用Hypermesh建立了地铁转向架构架的有限元结构优化设计的理论基础是马克斯威尔理论和模型，确定了5种工况下构架的载荷及边界约束条件，对构米歇尔桁架研究，基于此理论基础，有人对结构优化架进行结构分析。计算了构架在5种工况下的刚度与强度，的理论进行了更进一步的研究。并在工程应用方面计算结果表明其满足材料的许用应力要求。最后以满载静开展了许多工作[2]。止工况为基础，确定了优化方案和具体实现方法，得到了构结构优化设计是在综合

2、考虑力学原理、数学方架的轻量化结构优化方案，为构架的轻量化设计提供了一定法与手段、材料与工艺、经济与使用等各因素的情况的理论基础。下，确定描述设计方案的设计变量，给出反映问题的关键词地铁；转向架构架；结构分析；轻量化设计中图分类号U270．331性能与状态等要求的约束条件，选择评价设计方案优劣的目标函数，从而形成优化设计的计算模型[3]。StructuralOptimizationofaNew-typeMetroBogieFrame优化分为概念设计优化和详细设计优化2种。DuZixue，YangBailing前者是通过优化得到结构的基本形状，用于概念设

3、计AbstractByusingHypermesh，thefiniteelementmodelof阶段；后者在满足产品性能的前提下对结构进行改metrobogieframeissetuptodefinetheloadsandbounda—进，用于详细设计阶段。所谓最优的设计结果往往要ryconstraintconditioninfiveworkingconditions，thenthe比概念设计阶段的方案结构更轻，而性能更好_4]。strengthandstiffnessofthebogieframeintheseworking优化设计的数学模型一般包

4、含设计变量、目标conditionsareanalyzed．Theresultsareinlinewithallowa—函数和约束条件3个基本要素。其关系为：blestressofmateria1．Atlast，anoptimizedschemeisfor—选取适当的设计变量mulatedandthelightweight—designbogieframeisdesigned(1，X2，⋯，X)(1)basedonfullloadstaticcondition．Thisresearchprovidesacertaintheoreticalbasisto

5、thelightweightdesignofthebo-使其在满足gieframe．g()≤0(=1，2，⋯，)(2)Keywordsmetro；bogieframe；structureanalysis；light·h()=0(=1，2，⋯，P

6、(X)、g(X)、h(X)都是0引言设计变量X的线性函数，则为线性规划问题；如其地铁车辆转向架构架是转向架的受力骨架，它中有一个或多个是的非线性函数，则为非线性规的轻量化对地铁车辆的设计具有重要的意义，而结划问题；如果m=P=0，则为无约束优化问题。构的优化设计是实现轻量化的有效手段。通过计算1模型的建立及结构分析机辅助设计(CAD)技术，对整车的承载构件进行有限元分析，可以实现结构最优化，减轻整车的质量，1．1建立模型从而使整车的动力性能得到提升_1J。根据企业提供研究对象的二维参数，将车架实*重庆市教委科学技术研究项目(KJ120415)·45·囝

7、潍；虢锺瑟鼹√。0≯_≯。0ll_ll0ll—llll_lll_ll_l1粼碡i苹际结构作必要简化后运用CATIA软件对其进行三荷。我国铁道部发布的TB／T1335—1996《铁路车维建模，比直接在有限元软件中建立模型效率辆强度设计和试验鉴定规范》，适用于评价构造速度更高。不大于201)km／h，轴重不大于25t的标准轨距铁路根据地铁转向架的结构实际尺寸，对其进行三上运用的新设计的一般用途非动力车辆及其主要零维建模(见图1)。部件的结构强度]。因此，本文主要参照该标准来进行地铁车辆转向架的载荷计算及强度校核。表1是部分工况下的受力情况。表1各工况下构架

8、的受力1．2．1垂向静载荷图1转向架模型垂向静载荷P包括自重、载重以及整备质量。从三维实体模型