轨道板运输车轻量化研究及平顺性分析

发布时间：2020-09-14 08:18

　　在地铁建设中,为了提高施工效率,缩短建设周期,一些工程中开始使用轨道板来代替现场浇筑的钢筋混凝土道床。为了快速地运输地铁隧道内的轨道板,需要研制一种专用的轨道板运输车。然而当前国内轨道板运输车的设计主要依赖于经验,其结构性能及重量有待进一步优化。本文以某公司研制的25t轨道板运输车为研究对象,在对其结构性能进行分析的基础上提出了轻量化设计方案,并对轨道板运输车进行了平顺性仿真分析。由于传统的设计方法偏于保守,轨道板运输车结构的强度与刚度有较大余量。为了减轻结构自重,降低制造成本,本文针对轨道板运输车结构提出了一种确定性优化方法。该方法综合运用有限元软件ANSYS和多学科优化软件Isight,首先,采用拉丁超立方试验设计方法对运输车结构的设计变量进行灵敏度分析,筛选出对轨道板运输车结构影响较大的设计变量以提高优化效率;然后,根据筛选出的设计变量建立径向基函数神经网络近似模型;最后利用多岛遗传算法对近似模型进行优化。优化结果表明:轨道板运输车的结构自重降低了15.99%,提高了材料的利用率,降低了制造成本。考虑到轨道板运输车结构的材料特性、几何尺寸与载荷状况等不确定因素的影响,运用6 Sigma方法对轨道板运输车结构进行可靠性分析。分析结果显示:轨道板运输车结构的可靠度为0.65,不满足设计要求。因此本文结合近似模型技术、蒙特卡洛模拟、可靠性分析和6 Sigma质量设计等方法,对确定性优化后的轨道板运输车结构进行6Sigma优化设计。结果表明:经6 Sigma优化后的轨道板运输车结构比原结构自重降低了13.89%;与确定性优化相比,6 Sigma优化后的轨道板运输车结构具有更高的可靠性与稳健性。最后,对轨道板运输车进行平顺性仿真分析。利用ADAMS软件建立轨道板运输车多体动力学模型,并分析轨道板运输车在不同的路面与不同的速度下的行驶平顺性。经过仿真分析后得出:轨道板运输车在不同路面运行时,其水平纵向、水平横向和垂直方向的振动频率均避开了人体最敏感的频率范围;当轨道板运输车全速行驶时,普通的水泥路面不影响驾驶员的舒适性,但粗糙的水泥路面使驾驶员感觉到不舒适;当轨道板运输车经过带有三角凸块的路面时,车身的最大加速度响应对驾驶员的身体健康无危害。
【学位单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.6
【部分图文】：

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西南交通大学硕士研究生学位论文它可以使轨道板在运输过程中不与轨道板运输车产生相对滑动，避免了过程中的磨损；基于 CAN 总线的分布式布置系统使各运行部件的实时检降低了运输车的维护成本，这是一种机、电、液一体化的新型工程机械[3载重量大、机动灵活等特点。图 1-1 为某公司研制的 25t 轨道板运输车。

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西南交通大学硕士研究生学位论文运输车结构有限元模型板运输车结构进行有限元建模，忽略对强度、机室定义为质量单元 MASS21。由于结构系S 软件中的壳单元 SHELL63 及实体单元 SOLI板运输车结构有限元模型如图 2-2 所示，整个5990 个壳单元，55715 个实体单元，8 个质量单

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图 2-2 轨道板运输车有限元模型2.4.6 有限元计算结果按表 2-2 中的四种工况对轨道板运输车结构进行静力学分析，得到轨道板运输车结构的应力（Von Mises 等效应力）与变形情况，如图 2-3 所示。(a) 工况 1：应力等值线图（MPa） (b) 工况 2：垂直方向位移等值线图（mm）

【参考文献】