Исследование и оптимизация существующей геометрии каркаса кабины монорельсового поезда, с целью уменьшения массы конструкции, с помощью инструментов конечно-элементного моделирования и инженерной оптимизации. Работа выполнялась в рамках реального проекта монорельсового поезда крупной азиатской компании. Описанный в работе подход может быть применён для целого класса подобных задач, в которых необходимо быстро получить эскизную проработку модели, лучшим образом удовлетворяющую всем поставленным условиям.

This paper is devoted to the structural analysis and optimization of a monorail train cabin frame in order to reduce its mass and improve the strength characteristics. Described work was performed as a part of a real monorail project for a big Asian company. Theoretical background is provided for used methods, including comparison of methods and justification of the chosen method. The result of the work is the obtained new geometry of the frame structure and also the described approach for solving this type of problem itself. Described approach can be transferred on a whole class of similar problems.

• Введение
• 1. Монорельсы
  • 1.1. История развития
  • 1.2. Особенности монорельсовых систем
  • 1.3. Эффективная модель применения монорельса
• 2. Теория оптимизации
  • 1.1. Виды оптимизации конструкций
  • 1.2. Основные элементы задачи оптимизации
    • 1.2.1. Параметры и переменные проектирования
    • 1.2.2. Ограничения
    • 1.2.3. Целевая функция
  • 1.3. Постановка задачи оптимизации
    • 1.3.1. Однокритериальная оптимизация
    • 1.3.2. Многокритериальная оптимизация
  • 1.4. Теория топологической оптимизации
    • 1.4.1. Развитие подходов
    • 1.4.2. Ферменные структуры
    • 1.4.3. Топологическая производная
    • 1.4.4. Гомогенизация
    • 1.4.5. SIMP подход
    • 1.4.6. ESO подход
  • 1.5. Теория параметрической оптимизации
    • 1.5.1. Общая информация
    • 1.5.2. Выбор метода параметрической оптимизации
    • 1.5.3. Global Response Surface Method
• 3. Модельные задачи
  • 3.1. Консольная балка
  • 3.2. Консольная балка с круглым отверстием
  • 3.3. Консольная балка с двумя условиями нагружения.
  • 3.4. Консольная балка с неоптимизируемой областью и двумя условиями нагружения.
• 4. Оптимизация каркаса кабины монорельсового поезда
  • 4.1. Анализ исходных данных
    • 4.1.1. Исправление исходной геометрии
    • 4.1.2. Анализ случаев нагружения
    • 4.1.3. Подготовка пространства оптимизации
  • 4.2. Топологическая оптимизация
  • 4.3. Параметрическая оптимизация
    • 4.3.1. Параметрическая оптимизация сечений
    • 4.3.2. Параметрическая оптимизация толщин
  • 4.4. Финальная доработка
• 5. Заключение
• 6. Список используемых источников