动车前端承载结构拓扑优化及车体动态承载极限分析

摘要

使用OptiStruct软件，对车体前端承载结构进行拓扑优化，以体积分数为约束，以最小应变能作为优化目标，通过优化结果对车体前端骨架结构进行重新排布。对优化后的车体在车钩安装座、前端吸能结构及防爬器三个不同位置加载，完成刚性墙对车体冲击过程仿真。对车体在冲击过程中冲击力-时间曲线和不同时刻应力分布进行分析，得到车体弱刚度区域，通过应力变化临界点确定车体承载极限。对弱刚度区域不同组件的能量-时间曲线与上述承载极限结果进行验证。结果表明，优化后车体前端刚度大幅提升；在车体承载极限内，不同位置加载对车体承载极限影响较小；通过弱刚度区域各不同组件的能量-时间曲线可以准确地找到车体承载极限达到临界点的时刻，为车体动态承载极限提供数据分析。

关键词

车体前端承载结构 / 拓扑优化 / 动态承载极限 / 弱刚度区域