设计变量（DVs）：设计变量的选用力求满足车体结构的模块化、轻量化设计要求，如对柴油机安装梁、柴油机梁、旁承梁、牵引梁部件，将其上盖板、侧板、下盖板厚度分别用一个变量表示；对不同的底架横梁、不同部分的侧墙弯板、不同部分的侧墙斜撑，均分别用不同变量表示其厚度；对侧墙立柱、底架小梁、顶盖大梁、底架地板、底架边梁、底架端部、牵引斜撑梁、主发梁等部件，则分别将部件板厚统一用一个变量表示。设计优化中选用的设计变量及其值所代表的部位对应情况如表1 示。

表1 车体结构设计优化选用的设计变量

5.2 车体结构的设计优化结果及优化结构

设计优化分析中对每种选定工况均计算了50 种迭代结果。图2~4 为优化计算过程中，优化状态变量（最大应力、最大挠度）随车体模型质量变化的关系图。从优化计算结果知，车体局部结构是可以进行减重的。表2 列出了优化结构车体部件的厚度、重量相对于原结构车体的变化情况，未变化者未列出。优化结构车体模型计算质量为19955kg，比车体改进结构轻了662kg，比车体原结构轻了395kg。

图2 垂直静载工况优化计算时车体BOTTOM面最大应力与车体模型质量的关系图

表2 车体优化结构及减重情况表

图3 垂直静载工况下优化计算时车体底架边梁最大挠度与车体模型质量的关系图

图4 1960KN 压缩工况优化计算时车体BOTTOM 面最大应力与车体模型质量的关系图

注：[1] 原结构、改进结构车体底架端部、小梁各板厚度不同，在优化计算时按模块化要求将各板厚度统一。[2]原结构、改进结构车体底架横梁的上盖板、侧板、下盖板不相同，在优化计算时按模块化要求将上盖板、侧板、下盖板厚度统一。[3]“-”表示减重，“+”表示增重

5.3 车体优化结构校核计算

强度校核

表3 列出了优化结构车体在各工况下的最大计算应力值，为了比较，表中列出了车体原结构、改进结构的最大应力值。优化结构车体在各工况下的计算应力云图因篇幅所限此处略。

表3 优化结构车体在各工况下的最大计算应力值 MPa

车体优化结构的计算结果分析

车体优化结构不仅采用了车体改进结构分析的成果，而且对车体的主要承载部位如柴油机梁、旁承梁等进行了加强，因而，与原结构车体相比，虽然车体质量减少了395kg，但从计算情况看，车体结构的强度仍大大优于原结构车体。

仅在垂直静载、1960KN 纵向压缩两个工况下，车体优化结构极个别位置的应力比许用应力高2~3MPa。考虑到计算模型的简化、边界条件的处理要比实际情况偏于保守，可认定优化结构车体的强度仍满足计算标准要求。

车体优化结构与车体原结构相比，优化结构各部位的应力都有很大程度的降低，优化结构车体的应力分布更趋均匀。车体优化结构相对于原结构的最大应力变化情况为：

在垂直静载、垂直动载、正向运行牵引、反向运行牵引、正向起动牵引、二端救援等工况下，车体优化结构BOTTOM 面最大应力最小下降量为9%（正向起动牵引、二端救援等工况），最大下降量为28%（垂直静载工况）；车体优化结构TOP 面除垂直动载工况下的最大应力无变化外，其它工况的最大应力最小下降量为4%（反向运行牵引、二端救援等工况），最大下降量为17%（正向起动牵引工况）。

在反向运行牵引、1960KN 纵向压缩、1470KN 纵向拉伸、整体起吊、一端救援、司机室保护等工况下，车体优化结构最大应力最小下降量为28%（整体起吊工况），最大下降量为44%（1960KN 纵向压缩、一端救援等工况）。

6 结论

6.1 经过结构优化，车体相对于原结构减重395kg，但强度仍大大优于原结构。车体优化结构的强度、挠跨比、一阶垂弯模态频率满足相关的计算标准要求。

6.2 由于计算中对车体原结构、改进结构、优化结构采用的计算方法完全一样，因而各方案计算结果有很强的参照性、可比性。