辅助变流器能够为铁路车辆负载和控制系统提供安全、可靠的电源,是列车上最重要的设备之一。其柜体结构能够保障电气元件工作时将内、外界影响因素降至最低,是列车行车安全的重要保证。随着技术更新加快,对柜体设计提出了更高要求,轻量化、可靠性、动态响应、疲劳分析成为当前研究的热门趋势,因此,需要对柜体结构设计开展理论研究。本文以某新型地铁辅助变流器柜体为研究对象,对结构进行了动态响应特性分析、振动疲劳仿真分析以及优化设计。考虑辅助变流器在正常工作时受到的偶然冲击和多方向的随机振动作用,对结构动态特性进行了分析。利用ANSYS软件计算得到了辅助变流器柜前10阶固有频率和振型,发现局部模态占优,振动主要发生在底板、盖板等板类结构上。对柜体冲击振动的瞬态分析结果表明:在冲击振动时结构吊装位置和焊接位置处出现应力最大值,对比不同方向的冲击振动应力和位移结果,发现纵向冲击对结果影响最大,其次是垂向和横向。分别依据IEC 61373标准2010版和1999版,对结构进行随机振动分析,其结果表明:随机振动应力值均符合设计要求,但1999版严酷等级更高,从安全性上考虑,建议按IEC 61373:1999版对结构进行分析。基于频域法对结构进行随机振动疲劳分析,根据随机振动理论及Miner线性疲劳累计损伤理论得到结构疲劳损伤值D为0.0134,疲劳寿命满足设计要求。对比分析了应力幅值分布模型(窄带法和Dirlik法)及疲劳失效评价准则(最大主应力准则和临界面准则)对疲劳计算结果的影响。计算结果表明:使用窄带法得到的疲劳寿命值比Dirlik法得到的值小,而不同的疲劳失效评价准则所得到的疲劳值相差不大,说明随机振动疲劳值主要受选择的应力幅值分布模型影响,而疲劳失效评价准则不是影响的主要因素,在进行分析时可任选其一进行。最后,考虑到该型柜体结构由顶架焊接结构和框架铆接而成,结构体积大、构造复杂,传统结构设计时偏保守,其强度、刚度存在较大余量,有进一步优化空间。因此,本文综合有限元法、试验设计方法、近似建模方法和全局优化算法,提出一种高效率的结构优化方法。该方法通过集成ANSYS和Isight进行联合仿真,采用最优拉丁超立方设计法对结构进行试验设计,筛选出对响应影响较大的尺寸参数,以此构建结构响应面近似模型,利用粒子群优化算法对近似模型进行寻优迭代。优化结果表明:该方法能够有效提高优化效率,优化后辅助变流器柜体自重下降11.61%,实现了结构轻量化设计。