集装箱房屋作为国际公认的一种低碳环保的建筑形式,以其95%以上预制化程度的优势特点备受国内外建筑专家的青睐。然而高昂的建造成本为其蓬勃发展和推广应用带来了很大的阻力。因此,对集装箱房屋进行减重优化设计研究对产品降本具有非常重要的意义和实用价值。本文以某工厂正在研发的一款集装箱房屋产品作为研究对象,以该产品在竖向承载试验中呈现的最大应力σ_s和最大位移δ_s作为可靠性衡量指标,以降低集装箱房屋重量为目标,对集装箱房屋主要零件角柱、底框梁、底横梁和顶框梁进行结构优化,从而实现对该产品的减重优化设计。本文所做的研究工作及取得相应研究成果如下:(1)进行集装箱房屋总体结构方案设计,并运用Pro/E三维建模技术建立了集装箱房屋三维模型。(2)运用ANSYS有限元分析技术模拟竖向承载工况对集装箱房屋进行了试验分析。然后通过正交试验和直观分析法确定了箱体主要零件对箱体自重影响的主次顺序为:底框梁壁厚﹥底横梁板厚﹥顶框梁壁厚﹥角柱板厚。通过MATLAB软件分别建立了最大位移、最大应力和箱体自重的多元线性回归方程。(3)运用最优化设计理论建立了集装箱房屋的减重优化数学模型,并利用MATLAB优化工具箱对数学模型求解。将优化计算结果与原始设计数据对比分析,集装箱房屋重量减轻了586kg,降幅达9.8%,证明本次减重优化设计效果显著。(4)通过力学试验室的试验台模拟竖向承载工况对样箱进行竖向承载力试验。样箱试验数据与有限元模拟试验分析数据基本一致,再次验证了本文研究的集装箱房屋减重优化设计方法正确可靠。本文研究工作通过产品总体结构设计、有限元模拟分析、产品优化设计、有限元分析验证、样箱制作、样箱试验验证,整个过程层层递进,相互关联,成功有效地实现了集装箱房屋的减重优化目标。本文的研究工作和研究成果为同类产品的降本优化设计摸索出一套切实可行的方法,对类似产品的研发和优化设计具有非常大的参考价值。