疲劳强度驱动的地铁车辆车体轻量化设计

王彤1，2，桑旭1，2，舒承程1，2，苏永章3，岳译新3，王文斌1，2（1.同济大学 交通学院；2.同济大学 高速磁浮运载技术全国重点实验室；3.中车株洲电力机车有限公司）

摘要：为提高地铁车辆车体轻量化设计的效率和可靠性，文章提出了一种融合疲劳强度约束的车体轻量化设计方法。该方法通过建立静强度、刚度、疲劳强度的联合约束，可实现在减重优化的同时实时监测任意部位的疲劳累积损伤。首先，针对当前广泛采用的疲劳强度评估方法的缺陷，编制了自动化疲劳强度评估程序；然后，对车体质量、静强度、刚度及疲劳强度进行灵敏度分析，识别出不影响车体安全性且轻量化潜力较大的结构；最后，以车体质量最小为目标，构建尺寸优化模型，对以上结构的厚度进行优化。结果表明，在确保车体结构静强度、刚度及疲劳强度均能达到设计指标要求的前提下，车体整备质量降低了8.87%。

关键词：车体；疲劳强度；灵敏度；轻量化设计