中置轴轿运列车车架性能分析及轻量化结构设计
发布时间：2021-04-28 03:31
整车物流是汽车生产销售行业中非常重要的一个问题,轿车运输列车在当今日益发展的整车物流行业起到了至关重要的作用。随着车辆运输市场的进一步规范,中置轴轿车运输列车被从欧洲逐步引入到我国,并在近两年来占据了市场的主导性地位。伴随市场需求的增长和初始版本产品所暴露出的不足,生产企业着手对产品进行改进升级,其中包括对旧版本产品车架的轻量化改进。本课题围绕课题组与江苏天明特种车辆有限公司的中置轴轿运列车研发的校企合作项目展开,重点研究中置轴轿运列车挂车车架的性能分析和轻量化改进。首先在ANSYS Workbench中建立分析环境,对挂车上下平台车架进行了静力性能分析,包括其强度分析和刚度分析,并充分评估其性能冗余情况,为下一步去除材料以实现轻量化设计提供基础。对车架的动态性能进行了分析研究,包括模态性能和谐响应性能,建模解算并剖析了对上下平台车架有较大影响的前六阶固频和振型,在模态性能分析基础上进行了谐响应分析,研究其在动载荷作用下的振动表现。在上述基础上对上下平台车架进行了拓扑优化,以轻量化为目标重新设计了车架的结构,针对上平台车架的结构变化及相关尺寸调幅较大,对其有针对性地采取了响应面优化法进...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 中置轴轿运列车的国内外发展现状
1.2.2 拓扑优化技术的国内外研究现状
1.3 中置轴轿运列车的结构配置
1.4 课题来源及主要研究内容
第2章 中置轴轿运列车车架静力学分析
2.1 引言
2.2 车架有限元分析
2.2.1 车架强度刚度理论
2.2.2 车架的ANSYS有限元模型设置
2.3 上平台车架在典型工况下的静力学性能
2.3.1 满载弯曲工况性能分析
2.3.2 满载扭转工况性能分析
2.3.3 满载制动强度分析
2.4 下平台车架在典型工况下的静力学性能
2.4.1 满载弯曲工况性能分析
2.4.2 满载侧翻工况性能分析
2.4.3 满载制动强度分析
2.5 车架结构的性能评估及初步改进方案
2.5.1 车架结构的强度性能评估
2.5.2 车架结构的初步改进方案
2.6 本章小结
第3章 中置轴轿运列车车架动态性能分析
3.1 引言
3.2 模态性能分析分析理论研究
3.2.1 模态分析理论研究
3.2.2 模态分析有限元模型的建立
3.2.3 模态特征结果分析
3.3 谐响应分析
3.3.1 谐响应分析理论研究
3.3.2 谐响应分析求解方法的选取
3.3.3 谐响应分析结果的提取与分析
3.4 本章小结
第4章 车架结构优化设计
4.1 引言
4.2 拓扑优化理论研究
4.2.1 结构优化方法的研究
4.2.2 拓扑优化原理的研究
4.2.3 连续体拓扑优化方法分析
4.3 中置轴轿运列车车架的拓扑优化数学模型
4.3.1 连续体结构拓扑优化的数学模型推导
4.3.2 刚度设计优化模型的数学模型推导
4.3.3 对拓扑优化计算方法的研究和选择
4.4 基于ANSYS对中置轴轿运列车挂车车架的拓扑优化
4.4.1 基于ANSYS的拓扑优化前处理
4.4.2 上平台车架拓扑优化分析及结构改进
4.4.3 下平台车架拓扑优化分析
4.4.4 基于拓扑优化结果的改进设计
4.5 对上平台车架部分关键部件尺寸的多目标优化
4.5.1 尺寸优化前处理及数学模型的搭建
4.5.2 响应面优化模型建立及响应面设计
4.5.3 优化参数灵敏度分析
4.5.4 基于多目标遗传算法的优化分析
4.6 本章小结
第5章 优化车架性能分析验证
5.1 引言
5.2 优化后车架的静态性能分析
5.2.1 满载弯曲工况性能分析
5.2.2 满载扭转/侧翻工况性能分析
5.2.3 满载制动工况性能分析
5.3 车架静态性能试验验证
5.3.1 静力学试验原理及所需设备
5.3.2 等效应力计算方法
5.3.3 试验数据的采集处理与对比验证
5.4 优化后车架动态性能分析
5.4.1 优化后车架的模态性能分析
5.4.2 谐响应性能分析
5.5 优化后车架的静强度可靠性分析
5.5.1 Six Sigma可靠性设计概念介绍
5.5.2 可靠性质量水平分析
5.6 优化后车架的性能参数对比
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3164717
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 中置轴轿运列车的国内外发展现状
1.2.2 拓扑优化技术的国内外研究现状
1.3 中置轴轿运列车的结构配置
1.4 课题来源及主要研究内容
第2章 中置轴轿运列车车架静力学分析
2.1 引言
2.2 车架有限元分析
2.2.1 车架强度刚度理论
2.2.2 车架的ANSYS有限元模型设置
2.3 上平台车架在典型工况下的静力学性能
2.3.1 满载弯曲工况性能分析
2.3.2 满载扭转工况性能分析
2.3.3 满载制动强度分析
2.4 下平台车架在典型工况下的静力学性能
2.4.1 满载弯曲工况性能分析
2.4.2 满载侧翻工况性能分析
2.4.3 满载制动强度分析
2.5 车架结构的性能评估及初步改进方案
2.5.1 车架结构的强度性能评估
2.5.2 车架结构的初步改进方案
2.6 本章小结
第3章 中置轴轿运列车车架动态性能分析
3.1 引言
3.2 模态性能分析分析理论研究
3.2.1 模态分析理论研究
3.2.2 模态分析有限元模型的建立
3.2.3 模态特征结果分析
3.3 谐响应分析
3.3.1 谐响应分析理论研究
3.3.2 谐响应分析求解方法的选取
3.3.3 谐响应分析结果的提取与分析
3.4 本章小结
第4章 车架结构优化设计
4.1 引言
4.2 拓扑优化理论研究
4.2.1 结构优化方法的研究
4.2.2 拓扑优化原理的研究
4.2.3 连续体拓扑优化方法分析
4.3 中置轴轿运列车车架的拓扑优化数学模型
4.3.1 连续体结构拓扑优化的数学模型推导
4.3.2 刚度设计优化模型的数学模型推导
4.3.3 对拓扑优化计算方法的研究和选择
4.4 基于ANSYS对中置轴轿运列车挂车车架的拓扑优化
4.4.1 基于ANSYS的拓扑优化前处理
4.4.2 上平台车架拓扑优化分析及结构改进
4.4.3 下平台车架拓扑优化分析
4.4.4 基于拓扑优化结果的改进设计
4.5 对上平台车架部分关键部件尺寸的多目标优化
4.5.1 尺寸优化前处理及数学模型的搭建
4.5.2 响应面优化模型建立及响应面设计
4.5.3 优化参数灵敏度分析
4.5.4 基于多目标遗传算法的优化分析
4.6 本章小结
第5章 优化车架性能分析验证
5.1 引言
5.2 优化后车架的静态性能分析
5.2.1 满载弯曲工况性能分析
5.2.2 满载扭转/侧翻工况性能分析
5.2.3 满载制动工况性能分析
5.3 车架静态性能试验验证
5.3.1 静力学试验原理及所需设备
5.3.2 等效应力计算方法
5.3.3 试验数据的采集处理与对比验证
5.4 优化后车架动态性能分析
5.4.1 优化后车架的模态性能分析
5.4.2 谐响应性能分析
5.5 优化后车架的静强度可靠性分析
5.5.1 Six Sigma可靠性设计概念介绍
5.5.2 可靠性质量水平分析
5.6 优化后车架的性能参数对比
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3164717
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