动车组车体复合材料承载部件连接铆钉的布局及尺寸优化

谢素明; 胡志远; 王彦翔; 张乾

doi:10.13291/j.cnki.djdxac.2026.03.005

大连交通大学学报 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (3) : 45 -53. DOI: 10.13291/j.cnki.djdxac.2026.03.005

动车组车体复合材料承载部件连接铆钉的布局及尺寸优化

谢素明, 胡志远, 王彦翔, 张乾

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摘要

利用拓扑与尺寸优化技术，研究动车组复合材料车体连接铆钉的强度问题。根据复合材料和铆钉承载特点建立某动车组复合材料车体强度分析模型；依据BS EN 12663-2014和TB/T 3451—2016标准确定了车体工作载荷，并在工作载荷下对车体进行强度分析，确定铆钉连接强度冗余区域为侧墙和头罩与底架区域；以这两个区域的铆钉作为设计变量，以加权柔度最小为目标函数，体积分数为约束条件进行铆钉布局优化，获得铆钉的新布局；以新布局铆钉尺寸为设计变量，以质量最小为目标函数，以铆钉所受轴向力和横向剪切力作为约束条件进行铆钉尺寸优化。优化后侧墙与底架连接区域铆钉总数量减少19.91%,铆钉直径由4.8 mm减小为4.0 mm;头罩与底架连接区域铆钉总数量减少26.60%,直径最大减小50%。优化后车体刚度和模态均满足设计要求，铆钉最大失效因子为0.629,满足铆钉强度设计要求。