基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的機(jī)車車輛耐撞性研究.pdf

1、通過(guò)機(jī)車車輛被動(dòng)安全性研究，可為司乘人員提供被動(dòng)安全防護(hù)，這是當(dāng)今世界機(jī)車車輛全面發(fā)展的趨勢(shì)。列車由多節(jié)車輛組成，對(duì)其耐撞性進(jìn)行研究，既要考慮單節(jié)車的撞擊破壞問(wèn)題，又要考慮車輛之間的相互碰撞問(wèn)題。每個(gè)實(shí)際運(yùn)行的機(jī)車車輛系統(tǒng)都需要提供一個(gè)在其運(yùn)用環(huán)境中被接受的耐撞性水平，這由滿足被動(dòng)安全要求的機(jī)車車輛的吸能能力所決定。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)吸能能力，需要對(duì)列車中各個(gè)車輛端部的變形吸能區(qū)域的主要吸能部件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。
　　吸能裝置作為機(jī)

2、車車輛吸能系統(tǒng)的最重要組成部分，直接決定了機(jī)車車輛的吸能能力。論文以車端吸能裝置為研究對(duì)象，利用MATLAB語(yǔ)言編制的一維碰撞縱向動(dòng)力學(xué)程序研究了吸能裝置的參數(shù)對(duì)機(jī)車車輛一維耐撞性的影響，最后采用三維碰撞動(dòng)力學(xué)耦合模型對(duì)機(jī)車車輛碰撞的三維動(dòng)態(tài)響應(yīng)、安全碰撞速度與車輛質(zhì)量及其端部吸能裝置參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，主要完成了以下工作:
　　(1)論文全面總結(jié)了國(guó)內(nèi)外軌道車輛耐撞性的最新研究進(jìn)展，并對(duì)軌道車輛碰撞事故的類型、事故的特點(diǎn)及

3、主要的研究方法進(jìn)行了分析和梳理。重點(diǎn)對(duì)軌道車輛耐撞性的原理、耐撞性研究的目的和耐撞性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)地分析和歸納。
　　(2)將金屬切削加工中的能量耗散理念應(yīng)用到軌道車輛的被動(dòng)安全防護(hù)上，針對(duì)兩種新型吸能裝置（切削吸能裝置、組合吸能裝置），采用非線性大變形有限元方法對(duì)新型吸能裝置的吸能過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。采用多元線性回歸分析的方法建立兩種新型吸能裝置吸能過(guò)程的穩(wěn)定界面力預(yù)測(cè)模型和吸收能量預(yù)測(cè)模型。方差分析表明，預(yù)測(cè)模型的回歸方程和

4、系數(shù)都是顯著的，預(yù)測(cè)模型與切削參數(shù)（刀具前角、切削深度、切屑圓心角、切削速度）之間具有線性關(guān)系。試驗(yàn)仿真的檢驗(yàn)表明預(yù)測(cè)模型是有效的。
　　(3)基于動(dòng)力學(xué)和碰撞力學(xué)理論，建立了機(jī)車車輛一維碰撞動(dòng)力學(xué)方程，采用顯式數(shù)值積分算法，利用MATLAB語(yǔ)言編制了一維碰撞動(dòng)力學(xué)仿真程序?？偨Y(jié)了機(jī)車車輛耐撞性安全評(píng)價(jià)指標(biāo)及其評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。利用簡(jiǎn)化的力—變形特性曲線創(chuàng)建了車端切削吸能裝置的基本特性，依據(jù)該曲線定義了切削吸能裝置的力位移函數(shù)。以切削吸能

5、裝置力位移函數(shù)的自變量為分析變量，研究了吸能裝置的參數(shù)對(duì)機(jī)車車輛一維耐撞性的影響，找出了提高列車耐撞性安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的主要控制參數(shù)，研究了吸能裝置的參數(shù)對(duì)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)主要控制參數(shù)的影響規(guī)律。
　　(4)建立了包括車輛子系統(tǒng)、輪軌關(guān)系子系統(tǒng)和鉤緩—吸能防爬裝置子系統(tǒng)的機(jī)車車輛碰撞三維動(dòng)力學(xué)耦合模型。該模型包括詳細(xì)的車鉤模型、輪軌接觸關(guān)系、防爬器之間的相互作用、車輛端部變形吸能部件的力—變形特性等，考慮了止檔裝置和懸掛系統(tǒng)的非線性動(dòng)態(tài)剛