CRH1A 型动车组新型行李架设计

文章通过结构分析介绍了CRH1A型动车组行李架的关键创新技术以及行李架的研发过程,阐述如何将轻量化、模块化、经济性、维护性综合地运用到动车组产品设计中,通过产品生产制造安装、静强度试验、振动冲击试验证明了优化设计的合理性和有效性。     

动车组行李架耐撞性分析及优化设计

现有列车行李架仅考虑静载荷要求,为了提升动车组列车行李架耐撞性,降低碰撞事故中乘员二次损伤的风险,开展250 km/h标准动车组列车行李架的碰撞特性研究和耐撞性优化设计。首先,基于LS-DYNA显式非线性有限元程序,建立动车组列车行李架有限元模型,仿真分析现有动车组列车行李架结构碰撞响应;其次,采用加宽安装座并在行李架端部加装蜂窝吸能结构和调整螺栓预紧力的方法对行李架耐撞性进行设计,对改进后行李架的碰撞响应进行参数分析;最后,以螺栓预紧力、蜂窝吸能结构压缩强度和托架拉杆厚度作为设计变量,以比吸能、位移和冲击峰值力作为设计目标,采用优化拉丁超立方试验设计获取样本空间,构建设计变量和设计目标的响应面近似模型,选用NSGA-II遗传算法对行李架进行耐撞性多目标优化设计。研究结果表明：现有动车组行李架结构碰撞后安装螺栓失效,行李和行李架掉落,存在对乘员造成损伤的风险;改进后的行李架在碰撞时沿安装座滑动并压缩蜂窝吸能结构,通过行李架与安装座的摩擦和蜂窝材料塑性变形耗散行李碰撞动能,行李未发生掉落;多目标优化设计后得到行李架耐撞性Pareto前沿,行李架在平衡解处具有更优异的耐撞性能,且优化与仿真...     

200km/h动车组行李架模块化设计探讨

介绍200km/h动车组内装行李架的设计原则以及设计方法。从行李架的分类到材料的选择再到零部件的结构设计,阐述动车组行李架模块化设计的优点,为今后模块化设计在铁路客车内装中推广提供借鉴。     

基于有限元法的动车组行李架优化分析

为解决现有高速动车组行李架玻璃承载面板易破损的安全隐患,利用有限元方法对玻璃承载面板和聚碳酸酯承载面板这两种行李架的应力和位移进行比较分析,寻找聚碳酸酯承载面板位移变化的原因和优化措施。结合动车组行李架内部结构分析,提出了行李架结构优化建议,为承载面板由玻璃板更改为聚碳酸酯板的优化措施提供技术论证。     

车体结构多目标拓扑优化设计探讨

车体概念设计阶段,为了得到合理的承载结构,运用组合应变能指标函数将静态多工况刚度问题和动态工况振动频率问题统一,采用线性加权方法将多目标问题转化为单目标问题,从而避免因单目标拓扑优化而不能满足车体结构性能要求的缺点;通过对车体结构实现多目标拓扑优化,得到较为清晰的承载结构,为车体承载结构设计提供思路。     

基于拓扑优化设计的动力集中动车组车体变压器梁优化与减重

建立了动力集中动车组车体的有限元模型,基于结构优化对变压器梁进行减重设计。以质量最小为目标,进行变压器梁在牵引工况下的拓扑优化,根据优化结果进行几何重构,对重构模型进行尺寸优化,达到减重目标。当变压器梁的材料采用Q345时,通过优化设计可以减重137.7 kg,减重21.7%。采用Q460材料时,变压器梁减重了234.9 kg,减重37.0%。结果表明文中提出的拓扑优化+尺寸优化的结构优化设计方法对车体零部件减重设计效果明显。     

结构拓扑优化设计的组合算法

根据最优载荷传递路线的概念及其搜索方法,较简便地获得比原问题给定的拓扑结构要小的次拓扑结构Td;在不会遗漏最优拓扑解的前提下,使寻优拓扑空间缩小.相对原问题,Td体现了最优传力性质.根据文中的删杆策略,在每次迭代中,可有效地定出‘被删杆件集',按离散变量结构截面优化的组合算法[1]的模式对Td进行离散变量拓扑优化.最后给出了算例,以证明本文方法的有效性和可靠性.     

高速动车组制动控制装置箱体结构优化研究

随着动车组列车智能化、高速化进程的不断推进,对车下安装设备提出了更为严格的紧凑化和轻量化的要求.文中以高速动车组制动控制装置箱体为研究对象,通过采用有限元分析的方法对开发过程的设计方案进行分析对比,分析结果表明新型结构的制动控制装置箱体不仅具有较好的强度、刚度及焊接性能,强度安全系数满足标准,同时还能够有效地减轻质量、...     

基于拓扑优化理论的悬索桥双吊杆索夹优化设计

索夹是连接悬索桥主缆和吊索普遍采用的关键构件,该部位的设计目前主要取决于相应的力学标准和设计者的经验,此方法存在明显的局限性,故进行索夹空间具体形式的研究十分必要。以长沙市三汊矶湘江大桥为工程背景,取索夹耳板及过渡部位作为主要研究对象,建立不同倾角的双吊杆索夹有限元实体模型,分析索夹基本结构的力学性能。基于变密度法连续体拓扑优化理论,在静力分析的基础上对索夹基本结构进行优化设计。根据拓扑优化结果分析,优化后索夹结构模型图与基本结构应力云图具有明显相似性,可参照基本结构静力分析中应力等值线进行新型索夹的概念设计。综合考虑优化后索夹结构侧边线倾角的变化规律和索夹设计区域相对索夹中心的偏移幅度,调整索夹吊孔位置使吊索合力尽可能的通过索夹中心。拓扑优化中索夹设计区域的偏移距离与吊索力的偏移距离存在显著的线性函数关系,经过线性回归分析,得到优化后索夹形状的简化拟合公式,在满足索夹抗滑及结构受力均匀的前提下使材料用量最经济。研究结果表明：在满足结构应力安全储备的前提下,优化后索夹结构的耳板相较于基本结构减重约50%～60%,相较于原工程背景结构减重约20%。索夹拓扑优化实现了结构轻质、高强和经济的...     

提速客车转向架转臂的拓扑优化设计

为设计出易于安装及落车的提速客车转向架转臂结构,基于变密度法和非线性接触有限元法对转臂进行了拓扑优化和强度分析。以HyperMesh/Optistruct为拓扑优化分析平台,创建了转臂的拓扑优化模型;以I-DEAS软件为多体接触分析平台,建立和分析了新型转臂的多体接触有限元模型。结果表明:新型转臂结构在满足使用强度的要求下,不仅从整体上改善了结构的应力分布,使应力分布更趋均匀,而且转臂的质量也比现有结构的质量下降了9.7%。     

钩舌结构分析及优化设计

为了研究重载列车钩舌的运用可靠性,减少钩舌表面的裂纹,运用ANSYS软件对钩舌进行弹塑性分析,找出其薄弱环节;在此基础上以Hypermesh/Optistruct为拓扑优化平台对薄弱环节进行优化设计,将得到的优化结果与优化前相比较,表明优化后钩舌的应力分布明显改善,质量明显降低,为新型钩舌的研制开发提供参考。     

基于有限元法的动车组行李架仿真分析与结构优化

为解决现有高速动车组行李架易破损的安全隐患,文章通过有限元计算的方法,对两种不同工况下玻璃承载面板行李架的位移和应力进行了分析,并对行李架中各个部件的应力结果进行比较,优化设计了动车组行李架。     

空间桩基的拓扑优化

空间桩基优化是一个设计变量多、工况多、约束条件多且包括截面、几何、拓扑及离散变量的优化问题。桩数整型离散变量及其拓扑优化使得问题更复杂，本文采用桩数变化系数变量技术后，建立了桩基优化显函数式的优化数学模型，采用分级优化求解，结合专家工程训进行拓扑优化，在现场的应用说明这个方法是有效的算法，并取得了满意的结果。     

动车组天线梁结构的优化设计

对动车组天线粱的结构模型进行了有限元分析,并对结构进行了优化,通过线路测试给出了部件实际运行的寿命要求.     

跨座式单轨车辆转向架构架结构优化设计

转向架作为跨座式单轨车辆的关键部件之一,其结构性能好坏直接影响车辆的运行安全.基于HyperWorks/Optistruct平台并结合拓扑优化技术,对跨座式单轨车辆转向架进行结构改进和拓扑优化设计.优化结果显示,在满足其工作性能的条件下减少构架用材并提高结构刚度,为构架后续的详细设计提供参考.     

面向双向渐进结构拓扑优化法的高效灵敏度过滤算法研究

连续体结构拓扑优化过程中往往存在着棋盘格和网格依赖性等数值不稳定现象,过滤算法是解决此类问题的有效手段,其实质是对单元灵敏度进行光滑处理。灵敏度过滤算法是将中心单元灵敏度用其过滤半径内单元灵敏度的加权平均值替代。在面向复杂工程结构时,由于结构网格量规模庞大,如何准确且快速确定单元的邻域是影响计算效率的关键一环。现广泛使用的是通过枚举计算单元形心间的距离,这种方法易于实现但需要消耗大量计算用时,且无法反映单元之间的连通关系,不能适应结构当中存在孔洞等非设计域的情况。为避免上述情况产生,基于双向渐近结构优化法,提出一种准确快速搜索单元邻域的新策略,通过构建的节点与单元的关联信息,建立从中心单元—从属单元—邻域单元的逐层搜寻模式。这种搜索策略可以极大节省前处理运算耗时,也能够适用于任意非规则网格以及三维模型。最后引入了存在非设计域孔洞的算例,发现使用此过滤策略能够得到性能更优的结果,得到的柔度值比使用枚举的方法低4%,同时能够有效消除“孤岛”现象。     

新一代高速动车组车体结构创新设计

为满足因速度提升带来的车体评价标准改变,新一代高速动车组车体在CRH2A型动车组成熟结构基础上进行结构优化设计。仿真和试验结果表明,新一代高速动车组车体结构在轻量化、强度、振动模态、空气动力学和动应力测试等方面具有优异的性能,结构安全可靠。     

CRH5动车组转向架焊接构架优化设计

根据200km/h动车组转向架构架的结构组成以及运行时的载荷分布情况,运用有限元方法对构架进行强度分析、结构优化设计,得出了优化结果.     

铁路连续梁桥铅芯橡胶支座优化设计研究

基于最优化理论,以梁体顺桥向位移为约束条件,各墩底最大弯矩之和为目标函数,建立某3跨铁路连续梁桥铅芯橡胶支座(LRB)隔震体系优化设计模型。采用ANSYS中一阶优化方法,进行全桥铅芯橡胶支座动力控制参数优化设计研究。单条地震波输入优化分析表明:连续梁桥中墩和边墩LRB优化参数之间有明显差异,最大差距达42.18%。由于4组单条地震波激励下LRB参数优化解差距较大,进一步以4条地震波作为激励进行支座设计参数优化。结果表明:对于铁路连续梁桥,多条地震波激励下得到的目标函数最优解较单条地震波时更安全。故在实际桥梁减隔震设计中,减隔震支座参数宜采用多条地震波激励下得到的优化值,以确保连续梁桥结构在地震作用下的安全。     

城市轨道交通列车网络系统拓扑结构研究

介绍了城市轨道交通列车网络的几种典型拓扑结构,分析其在现场应用中存在的问题,提出了一种改进"T"型网络拓扑结构,针对改进型网络拓扑结构存在的问题进行了相关分析,并给出了解决方案。