随着我国近几年提倡大力发展文化旅游业,各大城市都在建设规模或大或小的游乐园,过山车就是其中重要的娱乐设施。同时,人的生活和工作压力越来越大,渴望得到精神的放松和发泄。过山车等娱乐设施带给人的刺激感和愉悦感成为人发泄的最佳选择之一,这也就对过山车的安全可靠性提出了更高的要求。在过山车研发设计阶段,通过仿真和结构分析优化判定过山车结构设计是否符合国家标准。目前对娱乐设施研究现有的技术是应用虚拟样机对过山车进行虚拟建模、运动学仿真提取主要结构载荷,能够预测、分析和评价产品设计的可行性,缩短试验周期;进行结构分析,有助于发现结构设计的不足,对结构进行优化,保证设计的安全性。论文进行了以下研究工作:(1)基于Adams应用简化建模方法建立过山车的运动学及动力学模型,分析过山车整体在运动过程中承受的各种载荷,通过Adams软件的仿真计算及后处理功能提取过山车轨道对过山车的反力及过山车各部件承受载荷。(2)分析各种工况下过山车各部件承受的载荷,确定最不利计算工况,基于ANSYS WORKBENCH软件对过山车主要结构进行概念建模,以各中性面代表不同厚度的壳单元的组合体来模拟结构体建立有限元模型,并采用软件提供的惯性释放功能施加约束,完成结构强度计算,按照GB8408-2018大型游乐设施安全规范,校核过山车的结构安全性及可靠性,为过山车的结构优化提供理论支持。(3)按照钢结构设计要求,对过山车螺栓连接的设计参数、约束条件及优化目标进行详细分析,建立过山车螺栓连接的优化设计模型,利用MATLAB的优化工具箱,编制通用螺栓连接的优化设计程序,得到螺栓连接的最优设计方案。论文通过上述的研究分析,对设计新型过山车的结构设计和螺栓连接设计具有很好参考价值,对过山车运行的安全性和可靠性具提供了有利的技术支持。