基于SIMP-安定的高速列车组合式座椅底架轻量化设计与分析

摘要

在高速列车座椅轻量化设计中，传统设计方法所普遍采用的结构优化技术仅以结构刚度或局部应力水平为目标，无法得到交变载荷作用下效率最高的结构构型.列车座椅在实际使用中受到轨道与应用场景的影响，除主结构需具备一定强度外，其关键部件也要求在交变载荷作用下不发生明显变形.在此背景下，提出了一种采用固体各向同性惩罚微结构插值(SIMP)算法对主结构进行以刚度为目标的拓扑优化，同时以安定直接法对关键部件进行以安定强度为目标的参数优化一体化的设计与分析方法.采用所提出的方法对高速列车组合式座椅底架进行了优化，取得了显著成果.优化后的座椅底架在性能满足要求的前提下，底架主结构减重17%、L型连接件承载交变载荷的结构效率提高23%.所提出的研究方法及结果对于同类结构的轻量化设计具有重要意义.

关键词

高速列车 / 底架 / 拓扑优化 / 安定 / 轻量化

基金资助

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2020RC202)