基于BESO算法的城市轨道车轮拓扑优化

摘要：

城市轨道车轮的结构优化大多集中于参数优化,设计空间普遍有一定的局限性.以降低城市轨道车轮辐板处的结构应力为目标,利用双向渐进结构优化算法对直辐板车轮进行拓扑优化建模,提出一种新颖的城市轨道车轮辐板结构.重点针对城市轨道车轮受力最恶劣的曲线工况,对直辐板车轮的设计域进行2D拓扑设计,在满足体积约束条件下,通过对删除率、进化率、增加率进行设定,使体积比经过反复振荡从而达到较好的性能优化指标,提高了城市轨道车轮的应力性能,获得了城市轨道车轮的优秀拓扑结构.通过与成熟有限元软件计算结果对比,优化后的静强度和疲劳强度均满足要求,证明了双向渐进结构优化算法的有效性和可靠性.研究结果表明,双向渐进结构优化算法对城市轨道车轮的优化设计是适用的;优化车轮的辐板形式由直辐板进化为曲辐板,且单元向中间圆弧处靠拢,辐板具有不等厚特征;在不增加车轮重量的前提下,优化车轮在辐板处的最大结构应力降低了17％.所做工作对城市轨道车轮结构应力性能的提升具有重要的参考价值.

关键词：城市轨道车轮、拓扑优化、BESO算法、结构应力、直辐板车轮

所属期刊栏目：56

分类号：U270(车辆工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;上海市自然科学基金

在线出版日期：2020-07-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：191-199