發(fā)布時(shí)間：2021-06-13 14:24

　　復(fù)合材料在航空航天、汽車、船舶中已得到了廣泛的應(yīng)用,但在軌道車輛中的應(yīng)用尚處在發(fā)展探索階段。隨著地鐵車輛技術(shù)的不斷提升,其車頭性能也受到更多的關(guān)注,同時(shí)對(duì)車輛輕量化也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的單組份結(jié)構(gòu)材料難以充分滿足上述需求,因此有必要研究復(fù)合材料在地鐵車車頭上的應(yīng)用。利用新型復(fù)合材料的優(yōu)異性能,并通過材料配比及鋪層設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化相結(jié)合,可滿足部件的可靠性、安全性、降低維護(hù)檢修成本等要求的同時(shí)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的輕量化�；诖�,本文運(yùn)用有限元理論、經(jīng)典層合板理論、結(jié)構(gòu)可靠性理論和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論等,借助仿真分析的手段,對(duì)地鐵車車頭進(jìn)行性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要工作如下:（1）地鐵車車頭結(jié)構(gòu)性能仿真分析及優(yōu)化。根據(jù)給定的相關(guān)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(duì)車頭進(jìn)行8種工況下的靜強(qiáng)度分析。同時(shí),利用基于拉丁超立方采樣的Monte Carlo法對(duì)腳蹬結(jié)構(gòu)的子模型進(jìn)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(jié)構(gòu)的失效概率,以腳蹬加權(quán)柔度值最小化為目標(biāo),以其質(zhì)量為約束條件,基于OptiStruct進(jìn)一步對(duì)腳蹬結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果表明,優(yōu)化后的... 

【文章來源】：大連交通大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級(jí)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(jī)室前端安裝擋風(fēng)玻璃和雨刷器，并設(shè)??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(fēng)玻璃通過螺釘與??車頭外罩相連，側(cè)面采用粘接的連接方式，外罩通過若干預(yù)埋角鐵固定在司機(jī)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(xué)專業(yè)碩士學(xué)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(qiáng)度見表３．２，??在參數(shù)輸入時(shí)按照ＳＩ基本單位以及利用ＳＩ基本單位推導(dǎo)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(qiáng)度／ＭＰａ??前擋風(fēng)窗?玻璃?７１０００?０．２?３８６０?８４??司機(jī)室骨架??司機(jī)室底架??加強(qiáng)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(yù)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(yùn)行方向設(shè)為Ｚ軸正向，車頭垂直軸設(shè)為Ｚ軸，車頭??橫向軸的位于水平面上設(shè)為Ｆ軸，如圖３．４所示。??ｚ?ｚ??▲?▲???？運(yùn)行方向??７＾）?ＬＪ??—＾■士?支土合?？．ｖ????▲??〇?￣＾??圖３．４車頭坐標(biāo)系??Ｆｉｇ．３．４?Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ｍｅｔｒｏ?ｈｅａｄ??２６??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 韓鵬.吉林大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3227701