集装箱作为现代物流行业中必不可少的工具被越来越多地用于货物运输,对其结构设计制造方面的研究也逐渐引起国内外研究机构的重视。本文以大载重集装箱整体金属结构为研究对象,基于ANSYS平台,从集装箱结构有限元参数化建模、仿真分析和优化设计等方面展开研究,为大载重集装箱金属结构实现轻量化研究提供了一定的理论和实际基础。首先采用APDL语言实现了集装箱金属结构有限元参数化建模。在对大载重集装箱结构分析的基础上,为了节省计算量和计算时间对大载重集装箱结构进行了简化处理。根据集装箱结构和工况特点选择了合适的单元类型并设置材料属性,进行了有限元网格划分和约束设置。基于有限元模型对集装箱的六项基本试验进行仿真分析,获得集装箱在不同工况下的应力及变形情况。与堆码试验、吊顶试验、吊底试验、栓固试验、横向刚性试验及纵向刚性试验结果相比较,误差均在允许范围之内,表明该有限元模型及边界条件的设置基本合理,能够代替实际试验检测集装箱的静态特性。在此基础上进行了集装箱模态分析和瞬态分析,进一步获得该集装箱的固有频率和振型等动态特性,为后续的优化设计奠定了基础。其次对大载重集装箱进行了金属结构的优化设计。基于ANSYS平台,利用APDL语言对该集装箱进行了单目标优化设计和多目标模糊优化设计。在保证集装箱强度刚度和容量的基础上经计算分别获得两组不同的优化结果,确定了最优的设计参数即集装箱“八梁四柱”的尺寸参数。相比之下,模糊优化设计大约减重21%,而且各仿真试验结果表明优化后的集装箱的各项力学性能均有所提高。最后利用VB及ANSYS参数化设计语言开发了大载重集装箱有限元模型自动生成、静动态特性分析系统,实现了集装箱结构尺寸的参数化处理,并借助VB良好的界面对有限元分析软件ANSYS进行封装。用户在系统界面内输入变量即“八梁四柱”的壁厚和材料参数,就可生成ANSYS分析的命令流文件,并调用ANSYS软件进行相应的分析计算,计算完成后可调用所需的分析结果。该系统方便了用户进行集装箱有限元动静态分析,节省了大量编程时间,对实现大载重集装箱的轻量化研究具有非常重要的意义。