地铁车车头脚蹬可靠性分析及优化设计

摘要

为了提高某地铁车头脚蹬的可靠性,运用有限元理论和结构优化技术对脚蹬进行强度可靠性分析及优化设计。考虑脚蹬的结构尺寸与材料属性等设计参数的不确定性,通过APDL语言建立脚蹬的参数化模型并对其进行静强度分析,使用ANSYS PDS模块,根据超常载荷下的失效判据建立脚蹬可靠性分析的极限状态方程,采用基于拉丁超立方采样的Monte-Carlo法对其进行强度可靠性分析。基于此,以柔度最小化为目标函数,以质量为约束条件,利用OptiStruct结构优化技术对脚蹬进行尺寸优化。研究结果表明,优化后的脚蹬在质量基本不变的条件下,其最大应力下降39.1%,同时可靠度由优化前的59.07%提升至100%,达到了设计要求。