高速动车组铝合金车体结构优化策略分析

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高速动车组铝合金车体结构优化策略分析

作者：吕海磊

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第06期

摘要：在我国经济蓬勃发展的今天，高速动车组技术已取得了重大成就。我国各大主要

城市遍布高速动车网络，极大方便了人们的出行。本文通过对高速动车组铝合金车体结构优化策略进行分析，并以其结构特点为依托，对现有遗传算法进行优化，确定了新的优化模型，拓宽了筋板配置优化新思路。

关键词：高速动车组；铝合金；车体结构；优化策略

对高速动车组进行质量优化，能够有效降低其牵引功率，除此之外，还有减小噪声、降低噪音、提升运行性能等好处。所以，国际上先进的高速列车几乎都是采用铝合金作为车体材质。目前，我国自主研发的高速动车组车体材质都为铝合金，这种结构与传统的钢质车体结构有很大区别。传统的钢质车体结构在确定主体参数、尺寸、载重等后，还要确定梁柱截面、排放和厚度，确定梁柱位置，只能凭借设计师的经验或实际设备安装情况来确定。所以，对传统的钢质车体结构进行优化时，主要内容就是板材厚度及梁柱截面，是一种较为成熟的截面优化。反观铝合金车体，采用的是双层鼓形酮体结构，并且是由挤压型材料焊接而成。铝合金车体结构在确定主体参数后，还要对各筋板厚度、型材筋板配置、型材双层板间距等进行充分考虑。

1 优化设计模型

车体结构优化的主要目的就是以安全运行、性能满足需求作为前提，尽量减轻结构质量。对铝合金车体结构进行优化时，主要考虑型材筋板配置、型材双层板间距、筋板厚度这三类。将结构的自振频率、位移等作为限制条件，使结构以最大振动特性、刚度、强度为基础，进而实现质量优化。

优化模型为：

find.X=（t1，https://www.sodocs.net/doc/4314755484.html,，a1，a2...am，p1，p2...pn）

min.W（x）

s.t. oi

其中，W（x）是结构总质量；tk是班后变量；am是节点坐标变量；pn是筋板变量；oi是车体应力；oc是应力约束值；uj是车体指定位移；uc是位移结束；f是车体自振频率；fc是频率约束值。