考虑多工况的复合材料车头外罩多目标优化

发布时间：2021-12-24 23:56

　　为了提升地铁车头外罩的静、动态特性,并最大程度发挥复合材料潜在性能、减少材料冗余,达到轻量化的目的,本文基于折衷规划法与层次分析法相结合的方法,利用OptiStruct软件对地铁车头外罩进行多目标优化设计。首先,建立复合材料地铁车头外罩有限元模型,将车头外罩分成5个部件作为优化变量,并进行有限元分析;其次,运用层次分析法确定每个工况的权重系数,并采用折衷规划法定义静态刚度与动态频率的综合目标函数,进行多目标自由尺寸优化;最后,通过尺寸优化、铺层顺序优化,得到最终优化方案。结果表明:优化后的玻璃纤维复合材料地铁车头外罩的轻量化效果明显;同时,车头外罩的静、动态特性均有不同程度的提高。 

【文章来源】：机械设计与研究. 2020,36(04)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

优化流程图

车头外罩由前罩、头罩、灯罩、雨刷座及裙板组成,在OptiStruct中车头外罩采用PSHELL单元进行有限元建模,网格总数79 020个,节点总数79 837个,总质量为233.4 kg。车头外罩有限元模型如图2所示。在有限元分析和复合材料优化时按全局编号定义复合材料铺层方式(PCOMPP)建立层合板,车头外罩各部分均铺设8层单层板,裙板单层板厚度为1 mm,前罩、头罩、灯罩、雨刷座单层板厚度为0.6 mm。为了避免产生层间应力以及拉弯耦合效应,层合板采用对称铺层,具体铺层方案见表4。

有限元分析结果

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3551425