基于連掛碰撞的城軌車輛吸能結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著軌道交通的迅速發(fā)展，軌道車輛的安全性日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外頻煩發(fā)生的列車碰撞事故總是對(duì)人員和財(cái)物造成嚴(yán)重的損失，這給予了人們悲慘的教訓(xùn)。對(duì)列車碰撞的研究已經(jīng)成為當(dāng)下熱門的研究課題。列車碰撞的安全防護(hù)技術(shù)主要分為兩種:主動(dòng)安全防護(hù)與被動(dòng)安全防護(hù)。主動(dòng)安全防護(hù)指的是采取措施來降低列車發(fā)生碰撞的概率;被動(dòng)安全防護(hù)是指在列車已經(jīng)發(fā)生碰撞時(shí)，采取措施來減少碰撞帶來的人員和財(cái)物損失。
　　本文基于針對(duì)被動(dòng)安全防護(hù)對(duì)地鐵列車連掛碰撞

2、進(jìn)行研究。地鐵列車被動(dòng)安全防護(hù)的主要措施是設(shè)計(jì)耐撞性車體結(jié)構(gòu)并在其合適的位置設(shè)置各種吸能結(jié)構(gòu)，通過吸能結(jié)構(gòu)變形吸收碰撞產(chǎn)生的能量，從而減少人員和財(cái)產(chǎn)的損失。本文主要通過計(jì)算機(jī)仿真對(duì)地鐵車輛各吸能結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬，得到其各碰撞工況下的吸能結(jié)果并分析其是否滿足吸能要求。研究列車碰撞的計(jì)算機(jī)仿真方法主要有顯示有限元和動(dòng)力學(xué)兩種。顯示有限元方法能得到碰撞時(shí)的應(yīng)力和變形等詳細(xì)參數(shù)，但是其計(jì)算量巨大，不適宜用作整列車的碰撞研究。相比之下，動(dòng)力學(xué)方法

3、計(jì)算速度快，計(jì)算效率高，對(duì)于整列車的碰撞研究十分有效。本文綜合了兩種方法的各自優(yōu)點(diǎn)，將其聯(lián)合起來對(duì)地鐵列車連掛碰撞進(jìn)行仿真計(jì)算。
　　本文將列車碰撞過程分為四個(gè)等級(jí)，并對(duì)各級(jí)吸能裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理作了詳細(xì)的介紹。本文首先詳述了顯示有限元的基本原理，并運(yùn)用顯式有限元方法研究各種因素對(duì)薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，并依此設(shè)計(jì)出車體專用吸能結(jié)構(gòu)。利用有限元方法對(duì)設(shè)計(jì)出的專用吸能結(jié)構(gòu)進(jìn)行碰撞仿真，得到其吸能過程中的力—位移曲線。然后運(yùn)用多

4、體動(dòng)力學(xué)和縱向動(dòng)力學(xué)的知識(shí)通過SIMACK軟件對(duì)整列車的碰撞進(jìn)行模擬仿真。在仿真的過程中詳細(xì)闡述了緩沖器和壓潰管等吸能結(jié)構(gòu)的力元設(shè)置方法。仿真結(jié)果表明緩沖器和壓潰管僅能滿足碰撞速度為15km/h時(shí)的吸能要求。對(duì)于25km/h的碰撞速度，剩余的能量需要靠車體專用吸能結(jié)構(gòu)吸收。然后通過彈塑性力元將得到的專用吸能結(jié)構(gòu)的力—位移曲線整合到SIMPACK軟件中進(jìn)行列車的高速碰撞仿真。結(jié)果表明初步設(shè)計(jì)的專用吸能結(jié)構(gòu)由于縱向剛度過大，無法滿足吸能要求