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61T集装箱平车车体结构形状优化策略研究

余成树

   本文以结构优化设计理论和方法为基础,利用ISIGHT软件对集装箱专用平车车体结构进行了轻量化的优化设计。整个优化流程调用了两个仿真程序—ANSYS及HYPERMESH,其中ANSYS软件用来建立车体底架的有限元模型,HYPERMESH软件移动底架各梁的位置,而ISIGHT则驱动ANSYS和HYPERMESH仿真程序,在循环过程中修改设计变量,直到搜索到满足车体强度和刚度要求的最优设计。 针对大型工程结构设计变量多、设计空间复杂、结构分析所需时间长的困难,本文研究了结合试验设计和近似模型的技术来降低优化规模,缩短优化时间,本文通过正交试验设计找到了对质量刚度影响较大的17个板材厚度设计变量和3个形状位置变量,并找到了粗略的优化解,然后在此基础上基于多种群遗传算法进行了全局寻优,优化结果减重达26%,但刚度下降较大。为了提高刚度,本文采用ISIGHT提供的多目标遗传算法NSGAⅡ对质量和刚度两个目标进行寻优搜索,优化结果比用多种群遗传算法的结果好,并且多目标遗传算法的结果为设计者提供了一组PARETO最优解,为设计者提供了更大的选择空间。本文还尝试使用近似模型替代仿真程序,基于近似模型优化,虽然优化过程不必调用仿真程序进行分析,缩短了优化时间,但优化结果却没有前两种方法好。 本文研究的成果可为货车车体底架的设计提供一定的参考价值,为结构优化设计在机车车辆中的深入研究打下了一定的基础。……   
[关键词]:结构优化;轻量化;试验设计;近似建模;组合优化
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京交通大学2006年