三明治復(fù)合板結(jié)構(gòu)高速磁浮列車承載結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、高速磁浮交通作為新的軌道交通運行模式正在受到越來越多的關(guān)注。經(jīng)過多年的試驗研究，磁浮技術(shù)趨于成熟，有望在新世紀(jì)地面高速軌道交通中發(fā)揮出巨大的潛能和領(lǐng)先的優(yōu)勢。上海磁浮示范線的成功運營標(biāo)志著高速磁浮技術(shù)商業(yè)化的開始。目前，上海磁浮線運行列車是由德國制造的，為了推動我國高速磁浮交通的發(fā)展，實現(xiàn)磁浮列車的國產(chǎn)化具有重大意義。而由于磁浮力的嚴(yán)格限制，高速磁浮列車的高度輕量化技術(shù)成為車體設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一。本論文在吸收和消化現(xiàn)有高速磁浮列車技術(shù)的

2、基礎(chǔ)上，著重對我國磁浮列車承載結(jié)構(gòu)進行了分析和輕量化優(yōu)化設(shè)計研究。 現(xiàn)磁浮示范線列車運用多種方法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化，其中主要手段之一是新型結(jié)構(gòu)材料三明治復(fù)合板在車體承載結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。我國對這種新材料應(yīng)用較少，在軌道車輛上尚無運用三明治復(fù)合板的先例，因而對這種材料缺乏了解，由其構(gòu)成的大型結(jié)構(gòu)分析方法更有待研究。本論文首先通過對多種三明治夾層板建模方法的分析比較，探討了適合于三明治復(fù)合板大型結(jié)構(gòu)有限元分析的既有較高精度又經(jīng)濟有效的建模方法

3、；然后，運用有限元商業(yè)軟件MSC.NASTRAN對高速磁浮車體承載結(jié)構(gòu)進行了有限元分析，了解了設(shè)計磁浮車結(jié)構(gòu)的強度剛度和動態(tài)特性。在此基礎(chǔ)上，按照結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論，以車體結(jié)構(gòu)輕量化為目標(biāo)函數(shù)，以板厚為設(shè)計變量，應(yīng)力、位移和彎曲自振頻率為約束條件，建立高速磁浮車體承載結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析模型，并進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析研究，從而獲得了高速磁浮車體承載結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計方案。最后，論文通過進一步的以三明治板面板為設(shè)計變量的優(yōu)化研究，探討了三明治復(fù)合材料車體承