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本文介绍了国内外高速铁路的发展状况及我国发展高速铁路的途径。提出了轻量化铁路客车车体应采用新材料和改进结构的设计思想。在借鉴日本不锈钢高速铁路客车和我国高速铁路客车车体结构特点的基础上,给出了不锈钢客车车体钢结构设计方案。 为了验证结构的可靠性,对此车体结构进行了有限元分析。详细分析了垂向载荷工况、纵向拉伸载荷工况、纵向压缩载荷工况、气动载荷工况和运用状态垂向载荷工况下车体结构的应力和变形。分析计算结果表明:该车钢结构变形协调,应力分布合理。各工况强度和刚度满足《规范》要求;箱形结构能够很好地将压缩载荷和拉伸载荷传递到边梁,进而传递到车体中间部位,能够提高车体的强度和刚度。 利用I-DEAS软件优化模块,对该方案进行了优化设计。取车体钢结构的重量为优化的目标函数,取影响车体质量较大的车顶纵向梁、侧墙纵向梁以及车顶板和侧墙板厚为优化变量,取应力和位移作为约束条件进行优化。优化结果表明:车体质量有所降低,刚度和强度仍能满足要求。 国内原来的200km/h高速客车车体钢结构优化后重量为16.8t。与之相比,本次设计不锈钢车体钢结构经过优化后,车体重量减至7.68t,减重9.12t。因此本文对高速铁路不锈钢客车的研制具有重要的理论意义。