基于頂部抗壓和側(cè)翻安全性的客車車身多目標輕量化優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、目前，在客車引起的交通事故中，側(cè)翻事故造成的傷害最大，而絕大多數(shù)事故的傷害程度都和客車上部結(jié)構(gòu)強度相關(guān)，因此，進行客車上部結(jié)構(gòu)安全性研究非常重要。本文提出全面研究分析客車上部結(jié)構(gòu)安全性的方法，結(jié)合客車側(cè)翻試驗和頂部抗壓試驗進行客車上部結(jié)構(gòu)安全性分析，然后在滿足客車安全性能的前提下進行車身輕量化優(yōu)化設(shè)計。
　　本次優(yōu)化設(shè)計分成兩個階段循序漸進地開展，綜合新型結(jié)構(gòu)、新型材料和新型制造工藝三方面進行客車車身輕量化優(yōu)化設(shè)計。第一階段是采用

2、輕質(zhì)材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的思想，基于車身模塊化和多材料匹配的策略開展車身多目標輕量化優(yōu)化設(shè)計。第二階段采用先進制造工藝和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的思想，提出了梯度強度立柱結(jié)構(gòu)，并基于梯度強度立柱結(jié)構(gòu)進行輕量化優(yōu)化設(shè)計。圍繞客車車身輕量化這一主題，本文開展的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先建立某全承載式客車車身有限元模型，并通過車身段側(cè)翻實驗驗證有限元模型的有效性。進行車身頂部抗壓分析及側(cè)翻安全性分析，研究結(jié)果表明客車車身上部結(jié)構(gòu)安全性存在不足，特別是側(cè)翻安

3、全性嚴重不足，因此為提高車身安全性并實現(xiàn)輕量化優(yōu)化設(shè)計。首先采用輕質(zhì)材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的思想，基于多材料匹配和車身模塊化劃分的策略，開展第一階段車身多目標輕量化優(yōu)化設(shè)計。先對車身上部結(jié)構(gòu)進行分塊處理，然后在滿足安全性的前提下，基于各子塊的材料匹配進行車身多目標輕量化優(yōu)化設(shè)計。經(jīng)過優(yōu)化獲得“合適的部件應(yīng)用合適的材料”，并匹配合適尺寸的“多材料混合車身”。在此基礎(chǔ)上，基于所提出的梯度強度立柱結(jié)構(gòu)的強度匹配，進一步進行車身輕量化優(yōu)化設(shè)計。經(jīng)過優(yōu)化