基于有限元分析的地鐵座椅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著地鐵列車(chē)迅猛的發(fā)展，地鐵列車(chē)工業(yè)與能源、環(huán)保之間的矛盾已成為制約地鐵列車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突出問(wèn)題。面對(duì)低碳時(shí)代的到來(lái)和節(jié)能減排的巨大壓力，列車(chē)輕量化是解決這一問(wèn)題的最有效、最現(xiàn)實(shí)的途徑之一。隨著CAE技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，采用CAE技術(shù)，不僅可以節(jié)約研發(fā)時(shí)間、節(jié)約設(shè)計(jì)成本，而且還能提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。
　　本課題以某地鐵座椅結(jié)構(gòu)優(yōu)化為研究對(duì)象，利用Pro/Engineer軟件進(jìn)行實(shí)體建模，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合座椅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及受力情況對(duì)有

2、限元模型的建立方法和簡(jiǎn)化原則進(jìn)行研究，隨后利用ANSYS Workbench強(qiáng)大的幾何CAD連接功能將裝配體導(dǎo)入到有限元分析環(huán)境中，最終選擇合適的單元類(lèi)型、網(wǎng)格劃分方法和接觸類(lèi)型，建立了較為完整的座椅有限元模型。然后依據(jù)EN12663的有關(guān)規(guī)定對(duì)座椅模型進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，得出了座椅在典型工況下的受力和變形情況，找出了設(shè)計(jì)的不合理之處。
　　根據(jù)有限元分析的結(jié)果和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)座椅進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少了椅面骨架和連接件的數(shù)量，然后對(duì)座椅的支

3、撐架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。新設(shè)計(jì)的座椅重量相比于原來(lái)設(shè)計(jì)減少了8％，且強(qiáng)度滿足要求。
　　最后，對(duì)新設(shè)計(jì)的座椅樣件進(jìn)行了靜強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和疲勞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。通過(guò)靜強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，得到了座椅在靜載荷作用下應(yīng)力應(yīng)變情況，對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元分析數(shù)據(jù)，結(jié)果表明二者誤差在10%左右，從而驗(yàn)證了有限元分析結(jié)果的正確性；疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，座椅的疲勞強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，更進(jìn)一步說(shuō)明了優(yōu)化后的座椅結(jié)構(gòu)和性能的可靠性。
　　此次研究為地鐵座椅的設(shè)計(jì)提供了一種基于