為了提升地鐵車頭外罩的靜、動態(tài)特性,并最大程度發(fā)揮復合材料潛在性能、減少材料冗余,達到輕量化的目的,本文基于折衷規(guī)劃法與層次分析法相結(jié)合的方法,利用OptiStruct軟件對地鐵車頭外罩進行多目標優(yōu)化設(shè)計。首先,建立復合材料地鐵車頭外罩有限元模型,將車頭外罩分成5個部件作為優(yōu)化變量,并進行有限元分析;其次,運用層次分析法確定每個工況的權(quán)重系數(shù),并采用折衷規(guī)劃法定義靜態(tài)剛度與動態(tài)頻率的綜合目標函數(shù),進行多目標自由尺寸優(yōu)化;最后,通過尺寸優(yōu)化、鋪層順序優(yōu)化,得到最終優(yōu)化方案。結(jié)果表明:優(yōu)化后的玻璃纖維復合材料地鐵車頭外罩的輕量化效果明顯;同時,車頭外罩的靜、動態(tài)特性均有不同程度的提高。 

【文章來源】：機械設(shè)計與研究. 2020,36(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

優(yōu)化流程圖

車頭外罩由前罩、頭罩、燈罩、雨刷座及裙板組成,在OptiStruct中車頭外罩采用PSHELL單元進行有限元建模,網(wǎng)格總數(shù)79 020個,節(jié)點總數(shù)79 837個,總質(zhì)量為233.4 kg。車頭外罩有限元模型如圖2所示。在有限元分析和復合材料優(yōu)化時按全局編號定義復合材料鋪層方式(PCOMPP)建立層合板,車頭外罩各部分均鋪設(shè)8層單層板,裙板單層板厚度為1 mm,前罩、頭罩、燈罩、雨刷座單層板厚度為0.6 mm。為了避免產(chǎn)生層間應(yīng)力以及拉彎耦合效應(yīng),層合板采用對稱鋪層,具體鋪層方案見表4。

有限元分析結(jié)果

【參考文獻】：
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本文編號：3551425