隨著列車運(yùn)行速度不斷地提升,輕量化已成為軌道車輛研究的重要方向。本文基于Optistruct結(jié)構(gòu)優(yōu)化平臺(tái)對(duì)軌道車輛充電機(jī)箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行形貌和拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。通過分析充電機(jī)箱原有結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、模態(tài)焊縫疲勞利用系數(shù)和各材料的利用率,得出機(jī)箱結(jié)構(gòu)的薄弱部位,然后對(duì)其相應(yīng)的部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。本文的主要內(nèi)容:(1)根據(jù)充電機(jī)箱三維模型對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,選擇合適的網(wǎng)格單元類型對(duì)箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化處理,采用質(zhì)量單元對(duì)箱體內(nèi)的電氣元件質(zhì)量進(jìn)行了模擬。確定了箱體的約束條件,建立了箱體的有限元模型。(2)對(duì)機(jī)箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析。根據(jù)鐵路車輛車體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)機(jī)箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了5種主要工況的分析,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)箱動(dòng)靜力學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,在所有工況下機(jī)箱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、模態(tài)、各種材料的利用系數(shù)和焊縫疲勞強(qiáng)度都滿足列車運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。(3)根據(jù)有限元分析結(jié)果確定箱體結(jié)構(gòu)的薄弱部位,制定優(yōu)化設(shè)計(jì)流程,然后建立單目標(biāo)多工況拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用Optistruct優(yōu)化軟件對(duì)機(jī)箱吊腳處加強(qiáng)板、機(jī)箱蒙皮和電氣件安裝板進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化,同時(shí)采用雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法對(duì)優(yōu)化后有限元網(wǎng)格模型的棋盤格效進(jìn)行了處理,實(shí)現(xiàn)... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

普通列車車頭特征圖

基于軌道車輛充電機(jī)箱結(jié)構(gòu)輕量化研究2軌道交通行業(yè)用電量的需求，電力行業(yè)提高產(chǎn)能的同時(shí)卻帶來了許多環(huán)境污染問題。從另一方面來講，每一次高速鐵路提速都將會(huì)帶來軌道車輛技術(shù)的巨大革新。列車速度的提升將會(huì)帶來一系列的影響，列車運(yùn)行時(shí)面臨更加復(fù)雜的環(huán)境工況，對(duì)列車主體結(jié)構(gòu)的承載能力提出了更高的要求。列車主體結(jié)構(gòu)承載能力提高的同時(shí)還要兼顧主體結(jié)構(gòu)的重量因素，速度的提高和質(zhì)量的增加使能源的消耗成倍的增長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。由于空氣的原因，當(dāng)兩列高鐵車以較高的速度相遇時(shí)，空氣氣流將會(huì)影響列車運(yùn)行，列車的振動(dòng)將會(huì)加劇。由于隧道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，加上列車本身運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性提出了更高的要求[1]。當(dāng)列車運(yùn)行的速度進(jìn)入高速領(lǐng)域時(shí)，列車的設(shè)計(jì)會(huì)涉及到多方面的關(guān)鍵技術(shù)，包括振型模態(tài)匹配設(shè)計(jì)、輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)、減振與噪聲設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)。普通列車車頭呈矩形，列車車頭特征如圖1-1所示,列車車體的材質(zhì)一般采用碳鋼，車體外輪廓以矩形輪廓為主如圖1-2所示。2004年我國(guó)開始引入高速列車技術(shù)，列車車頭長(zhǎng)而且具有很好的流線型如圖1-3所示，引入型高速列車車體材質(zhì)主要采用鋁合金，車體外輪廓同時(shí)也采用流線型設(shè)計(jì),高速列車車體特征如圖1-4所示。圖1-1普通列車車頭特征圖Fig.1-1Characteristicmapofordinarytrainlocomotive圖1-2普通列車車體特征圖Fig.1-2Characteristicmapofordinarytrainbody

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文3圖1-3高速列車車頭特征圖Fig.1-3Characteristicmapofhigh-speedtrainlocomotive圖1-4高速列車車體特征圖Fig.1-4Characteristicmapofhigh-speedtrainbody一方面高速動(dòng)車組能耗的減少與排放二氧化碳的減少成正比。可以通過多種有效的途徑減少動(dòng)車組的能耗：采用反饋制動(dòng)，在車輛制動(dòng)時(shí)把車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能并加以儲(chǔ)存或利用、降低車輛運(yùn)行時(shí)的阻力，通過重新設(shè)計(jì)電路和控制模塊對(duì)動(dòng)力單元進(jìn)行高效地管理，從而減少能量的損失，通過車輛自身地減重也能有效的降低能量的損失。另一方面通過采用新型材料替換原有結(jié)構(gòu)的材料屬性達(dá)到減重的目的,如用碳纖維復(fù)合材料替換原有的鋁合金材質(zhì)。減重的方向會(huì)逐漸從列車的輔助部件向車體的承載部件進(jìn)行推廣，實(shí)現(xiàn)列車的輕量化。重量的減輕間接的提高車體以及零部件的使用壽命。因此在現(xiàn)有部件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從部件的材料、結(jié)構(gòu)尺寸同時(shí)考慮制造工藝因素的影響，對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化處理，提高了材料的利用效率，結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)，同時(shí)降低了能源的損耗。新型材料廣泛的應(yīng)用、技術(shù)不斷的革新提高推動(dòng)了高速列車的發(fā)展。高速列車的輕量化擁有巨大的開發(fā)潛力，將成為未來高速列車發(fā)展的新方向[2]。1.2課題研究意義隨著列車運(yùn)行速度的提高，對(duì)零部件性能的要求也越來越高。充電機(jī)作為蓄

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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