张相宁 李明高 高峰 刘东亮 伊召锋

摘要：作为关键的人机界面部件和承载部件，高速列车车体在列车高速运行过程中承受着复杂多变的力学问题，容易产生应力集中区域，并造成强度问题和疲劳问题。若利用刚度协调策略，通过改进车体断面及局部结构，可以使应力幅值有较大幅度的降低。文章对刚度协调策略在高速列车车体结构优化设计中的应用进行了探讨。

关键词：刚度协调策略；高速列车；车体结构；结构优化；应力幅值 文献标识码：A

中图分类号：U271 文章编号：1009-2374（2016）05-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.015

1 概述

近年来，随着我国高速列车的迅猛发展，特别是京沪、京广、哈大等高速铁路开始运营以来，对高速列车运行能力的要求不断提高。作为关键的人机界面部件和承载部件，高速列车车体在列车高速运行过程中，承受着复杂多变的力学问题，如巨大的牵引力、空气阻力等，车体的强度问题和疲劳问题尤为突出，因此，开展高速列车车体关键部位结构优化设计技术研究，降低其应力幅值，对于保障列车安全运行具有重要意义。

列车关键部位结构优化设计分为三个方面，即尺寸优化、形状优化、拓扑（布局）优化。高速列车车体一般采用大型挤压中空铝型材焊接而成，容易产生强度问题和疲劳问题的为应力集中区域，根据参考文献[2]可知，应力集中不过是现象，本质则是刚度的突然变化所致。大量的结构强度计算及试验结果也表明，应力在固体局部区域内显著增高的现象，多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。……