復合材料在航空航天、汽車、船舶中已得到了廣泛的應用,但在軌道車輛中的應用尚處在發(fā)展探索階段。隨著地鐵車輛技術的不斷提升,其車頭性能也受到更多的關注,同時對車輛輕量化也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的單組份結構材料難以充分滿足上述需求,因此有必要研究復合材料在地鐵車車頭上的應用。利用新型復合材料的優(yōu)異性能,并通過材料配比及鋪層設計與結構優(yōu)化相結合,可滿足部件的可靠性、安全性、降低維護檢修成本等要求的同時進一步實現(xiàn)結構的輕量化�；诖�,本文運用有限元理論、經(jīng)典層合板理論、結構可靠性理論和結構優(yōu)化設計理論等,借助仿真分析的手段,對地鐵車車頭進行性能分析及結構優(yōu)化設計。主要工作如下:（1）地鐵車車頭結構性能仿真分析及優(yōu)化。根據(jù)給定的相關數(shù)據(jù)及幾何模型,建立車頭的有限元模型,利用OptiStruct求解器對車頭進行8種工況下的靜強度分析。同時,利用基于拉丁超立方采樣的Monte Carlo法對腳蹬結構的子模型進行可靠性分析,得到腳蹬的失效概率偏高,基于此,為了降低結構的失效概率,以腳蹬加權柔度值最小化為目標,以其質量為約束條件,基于OptiStruct進一步對腳蹬結構進行尺寸優(yōu)化,優(yōu)化結果表明,優(yōu)化后的... 

【文章來源】：大連交通大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖３．］有限元分析流程圖??Ｆｉｇ．３．１?Ｆｉｎｉｔｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ??

：：?！?輸出有限元文件???ｒ??建立載荷集??ｔ????１??（Ｌｏａｄｅｄ?ｌｅｃｔｏｒｓ）??＊???建立屬性??＿Ｔ＿??Ｏｐｔ?ｉ?Ｓｔｒｕｃｔ??（Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）?求解器求角￥???：?：??施加載荷??：?：???建立幾何單元集???（Ｆｏｒｃｅ／Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ／Ｐｒｅ??ＨｙｐｅｒＶｉｅｗ??（Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）?ｓｓｕｒｅ）?后處理??—?——?ＴＸＴ??圖３．］有限元分析流程圖??Ｆｉｇ．３．１?Ｆｉｎｉｔｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ??地鐵車車頭的有限元模型如圖３．２所示，司機室前端安裝擋風玻璃和雨刷器，并設??有車燈安裝開孔，為了檢修方便，雨刷器采用外部安裝的方式，前擋風玻璃通過螺釘與??車頭外罩相連，側面采用粘接的連接方式，外罩通過若干預埋角鐵固定在司機室鋼骨架??上，保證了車頭的美觀性。??１：職??Ｉ’?Ｊ．一?『??ａ）前視圖?ｂ）后視圖??ａ）?Ｆｒｏｎｔ?ｖｉｅｗ?ｂ）?Ｒｅａｒ?ｖｉｅｗ??圖３．２某地鐵車車頭的有限元模型??Ｆｉｇ．３．２?Ｆｉｎｉｔｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ａ?ｍｅｔｒｏ?ｖｅｈｉｃｌｅ?ｈｅａｄ??２４??

?大連交通大學專業(yè)碩士學位論文???用各向同性的鋼材，各部件所使用的材料以及材料在靜載作用下的屈服強度見表３．２，??在參數(shù)輸入時按照ＳＩ基本單位以及利用ＳＩ基本單位推導的單位表示。??表３．２地鐵車車頭各向同性材料參數(shù)??Ｔａｂ．３．２?Ｍｅｔｒｏ?ｖｅｈｉｃｌｅ?ｈｅａｄ?ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ??部件?材料名稱?彈性模量／ＭＰａ?泊松比?密度／ｋｇ＿ｎＴ３?屈服強度／ＭＰａ??前擋風窗?玻璃?７１０００?０．２?３８６０?８４??司機室骨架??司機室底架??加強板?０６Ｃｒｌ９Ｎｉｌ０?２０４０００?０．２８５?７９３０?２０５??吸能裝置??燈座???腳蹬??Ｑ２３５－Ｂ?鋼?２１００００?０．２７４?７８３０?２３５??扶手???預埋角鐵?Ｑ３４５?鋼?２０６０００?０．２８?７８５０?３４５??３．?１．２載荷工況??為方便表述，將車頭縱向軸的運行方向設為Ｚ軸正向，車頭垂直軸設為Ｚ軸，車頭??橫向軸的位于水平面上設為Ｆ軸，如圖３．４所示。??ｚ?ｚ??▲?▲???？運行方向??７＾）?ＬＪ??—＾■士?支土合?？．ｖ????▲??〇?￣＾??圖３．４車頭坐標系??Ｆｉｇ．３．４?Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ｍｅｔｒｏ?ｈｅａｄ??２６??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3227701