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车体轻量化和提高车体性能一直是铁路车辆设计制造过程中追求的主要目标,对车体结构进行优化设计是实现车体轻量化的重要措施。通过对车体结构的优化设计,可以降低车体重量,提升乘客的乘坐舒适度,提高车体的抗疲劳性能。本文以某型号动车组车体为研究对象,利用APDL语言建立了该车体的参数化几何模型,然后在Hypermesh中建立车体的有限元模型,从而实现了车体有限元模型的参数化。通过参数化模型,对车体截面、车门等参数的快速修改,对车体进行了多方案模态分析,得到了车体最佳总体参数尺寸,确定了最优的车体总体形状。然后对其进行板壳厚度优化,达到了减轻车体重量、提高车体性能的目的。主要研究内容包括:1.利用APDL参数化设计语言,在ANSYS软件中建立起某动车组车体参数化几何模型;2.将建成的参数化几何模型在Hypermesh软件中进行网格划分,建立有限元模型,实现了有限单元模型的准参数化,然后计算车体模态;3.基于准参数化有限单元模型,对车体截面轮廓参数进行多方案优化设计研究,参数包括车体宽度、车体高度、底架总厚度、侧墙总厚度、车顶总厚度。计算出不同参数车体的模态频率,确定了提高车体低阶模态频率的最佳方案;4.对车体的车门参数进行多方案优化设计研究,参数包括两端车门的位置、中间车门的位置、中间车门的高度等,确定提高车体低阶模态频率的最佳车门参数;5.在确定了最佳车体截面和车门参数的基础上,对该全新车型进行板壳厚度优化,以底架、侧墙、车顶、门框部位板件厚度为设计变量,优化目标是在不降低或提升模态频率的基础上,降低车体重量。结果表明,改进车体的截面轮廓参数和车门参数可以提高车体低阶模态频率,通过对车体板壳厚度优化,车体的模态频率进一步提高,而且降低了车体重量,同时保证了车体强度相对不降低。