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。國內(nèi)外頻煩發(fā)生的列車碰撞事故總是對人員和財物造成嚴重的損失，這給予了人們悲慘的教訓。對列車碰撞的研究已經(jīng)成為當下熱門的研究課題。列車碰撞的安全防護技術(shù)主要分為兩種:主動安全防護與被動安全防護。主動安全防護指的是采取措施來降低列車發(fā)生碰撞的概率;被動安全防護是指在列車已經(jīng)發(fā)生碰撞時，采取措施來減少碰撞帶來的人員和財物損失。
　　本文基于針對被動安全防護對地鐵列車連掛碰撞

2、進行研究。地鐵列車被動安全防護的主要措施是設計耐撞性車體結(jié)構(gòu)并在其合適的位置設置各種吸能結(jié)構(gòu)，通過吸能結(jié)構(gòu)變形吸收碰撞產(chǎn)生的能量，從而減少人員和財產(chǎn)的損失。本文主要通過計算機仿真對地鐵車輛各吸能結(jié)構(gòu)進行仿真模擬，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。研究列車碰撞的計算機仿真方法主要有顯示有限元和動力學兩種。顯示有限元方法能得到碰撞時的應力和變形等詳細參數(shù)，但是其計算量巨大，不適宜用作整列車的碰撞研究。相比之下，動力學方法

3、計算速度快，計算效率高，對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，將其聯(lián)合起來對地鐵列車連掛碰撞進行仿真計算。
　　本文將列車碰撞過程分為四個等級，并對各級吸能裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理作了詳細的介紹。本文首先詳述了顯示有限元的基本原理，并運用顯式有限元方法研究各種因素對薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，并依此設計出車體專用吸能結(jié)構(gòu)。利用有限元方法對設計出的專用吸能結(jié)構(gòu)進行碰撞仿真，得到其吸能過程中的力—位移曲線。然后運用多

4、體動力學和縱向動力學的知識通過SIMACK軟件對整列車的碰撞進行模擬仿真。在仿真的過程中詳細闡述了緩沖器和壓潰管等吸能結(jié)構(gòu)的力元設置方法。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時的吸能要求。對于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軟件中進行列車的高速碰撞仿真。結(jié)果表明初步設計的專用吸能結(jié)構(gòu)由于縱向剛度過大，無法滿足吸能要求