杜子学 陈得意

(重庆交通大学机电工程学院,400074,重庆∥第一作者,教授,博导)



基于灵敏度分析的单轨车辆转向架构架优化设计

杜子学 陈得意

(重庆交通大学机电工程学院,400074,重庆∥第一作者,教授,博导)

以单轨转向架构架为研究对象,建立了转向架构架的有限元模型,分析了构架在四种典型工况下的静强度。对构架各焊板进行了灵敏度分析,取质量灵敏度与弯曲应力灵敏度绝对值比值较大的板厚作为设计变量,以质量最小作为目标函数,以应力和位移为约束条件,对构架进行了轻量化设计。优化结果表明,基于灵敏度分析的优化设计方法可行,对于其它同类结构的轻量化设计有一定的借鉴意义。

单轨转向架; 灵敏度分析; 轻量化设计

Author′s address School of Mechatronics & Vehicle Engineering,Chongqing Jiaotong University,400074,Chongqing,China

转向架是支承车体并担负着车辆沿着轨道走行的支承走行装置,也是车辆最重要的部件之一,它的结构是否合理直接影响车辆的运行品质、动力性能及行车安全。本文建立了转向架构架的有限元模型,分析了构架在四种典型工况下的静强度,并对构架各零件进行了灵敏度分析。依据灵敏度分析结果,对构架进行了轻量化设计[1]。最后对优化结果进行了验证计算,表明优化后的结构静强度和模态满足设计要求。

1 灵敏度基本理论

在约束优化问题中,利用灵敏度分析技术可以获取可行域内的初始点,不但可以扩大优化方法的选择面,而且通过这样的优化初始方案一般都比较接近理论最优点,因而可以明显提高优化的成功率,加快收敛速度,为结构整体优化提供准确的依据。……