基于有限元分析的地鐵座椅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及其實驗研究.pdf

1、隨著地鐵列車迅猛的發(fā)展，地鐵列車工業(yè)與能源、環(huán)保之間的矛盾已成為制約地鐵列車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突出問題。面對低碳時代的到來和節(jié)能減排的巨大壓力，列車輕量化是解決這一問題的最有效、最現(xiàn)實的途徑之一。隨著CAE技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，采用CAE技術(shù)，不僅可以節(jié)約研發(fā)時間、節(jié)約設(shè)計成本，而且還能提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。
　　本課題以某地鐵座椅結(jié)構(gòu)優(yōu)化為研究對象，利用Pro/Engineer軟件進(jìn)行實體建模，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合座椅的結(jié)構(gòu)特點及受力情況對有

2、限元模型的建立方法和簡化原則進(jìn)行研究，隨后利用ANSYS Workbench強(qiáng)大的幾何CAD連接功能將裝配體導(dǎo)入到有限元分析環(huán)境中，最終選擇合適的單元類型、網(wǎng)格劃分方法和接觸類型，建立了較為完整的座椅有限元模型。然后依據(jù)EN12663的有關(guān)規(guī)定對座椅模型進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，得出了座椅在典型工況下的受力和變形情況，找出了設(shè)計的不合理之處。
　　根據(jù)有限元分析的結(jié)果和評定標(biāo)準(zhǔn)對座椅進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少了椅面骨架和連接件的數(shù)量，然后對座椅的支

3、撐架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。新設(shè)計的座椅重量相比于原來設(shè)計減少了8％，且強(qiáng)度滿足要求。
　　最后，對新設(shè)計的座椅樣件進(jìn)行了靜強(qiáng)度實驗和疲勞強(qiáng)度實驗。通過靜強(qiáng)度實驗，得到了座椅在靜載荷作用下應(yīng)力應(yīng)變情況，對比實驗數(shù)據(jù)和有限元分析數(shù)據(jù)，結(jié)果表明二者誤差在10%左右，從而驗證了有限元分析結(jié)果的正確性；疲勞實驗結(jié)果顯示，座椅的疲勞強(qiáng)度滿足設(shè)計要求，更進(jìn)一步說明了優(yōu)化后的座椅結(jié)構(gòu)和性能的可靠性。
　　此次研究為地鐵座椅的設(shè)計提供了一種基于