王人鹏 周勇 程玉民

摘要：在磁悬浮列车车体参数化数值模型的基础上，开展参数变化对车体结构性能影响的数值试验，研究复合材料梁截面几何参数对车体刚度和频率的影响。在典型荷载工况下，研究关键设计参数对车体结构性能、结构部件连接模型的力学性能、车体频率和振型、车体结构线性屈曲性能的影响，确定关键设计参数对复合材料车体结构性能的影响趋势，为车体优化设计奠定基础，验证将参数化车体数值模型作为车体结构性能研究的有效性。

关键词：

磁悬浮列车; 结构性能; 关键参数; 优化

中图分类号：U266.4; TB115.1

文献标志码：B

Numerical simulation on composite vehicle structure of

maglev train （III）：

Parametric numerical simulation of vehicle body structure performance

WANG Renpeng1， ZHOU Yong1， CHENG Yumin2

（

1. Tongji University， Shanghai 200090， China; 2. Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics，

Shanghai University， Shanghai 200072， China）

Abstract：

Based on the parameterized numerical model of maglev train body， the numerical test on the effect of parameter variation on body structural performance is carried out， and the influence of geometric parameters of composite beam section on the vehicle body stiffness and frequency is studied. Under the typical load conditions， the influences of the key design parameters on vehicle body are discussed， that contains the structure performance of vehicle body， the mechanical properties of connection model of structural components， the vehicle body frequency and vibration mode， and the linear buckling behavior of vehicle body structure. The influence trendency of key design parameters on the structural performance of composite vehicle body is confirmed. The results can provide a foundation for the vehicle body optimization design， and the study on vehicle body structure performance by using the parameterized numerical model of vehicle body is verified.

Key words：

maglev train; structure performance; key parameter; optimization

0 引 言

复合材料数值分析，尤其是复合材料结构优化设计和敏感度分析，涉及复杂的理论和计算过程[1 6]，实现真实车体结构优化的工作不多见。Siemens NX提供建立高度参数化车体数值模型的软件环境。[7 8]在已经完成的参数化车体数值模型[9]的基础上，可以有效模拟各关键设计参数对结构性能影响，获得结构性能变化趋势[10]，实现真实的车体优化设计。虽然通过实验室试验方式获取结构性能变化趋势具备试验数据的真实可靠性，但高昂的试验费用无法接受，因此数值试验及数字样机是当前高端设计的发展方向。

1 复合材料铺层设计的参数化影响

车体结构性能受高性能复合材料的设计影响很大，包括复合材料纤维的力学性能、铺层设计等，其中铺层设计因素包括铺层材料属性、铺层方式、铺层角度和铺层厚度等。……