發(fā)布時間：2018-01-25 11:33

  本文關鍵詞： 臥鋪客車 耐碰撞性 吸能元件 二次碰撞 安全評價　出處：《西南交通大學》2013年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：鐵路運輸以其獨特的優(yōu)勢在我國交通運輸中扮演了重要角色,是國民經(jīng)濟發(fā)展的先導,隨著城市化進程的加快和人民物質(zhì)文化水平的提高,旅客運輸正向著高速、安全、舒適的方向發(fā)展。然而,高速行駛的列車一旦發(fā)生碰撞事故,將導致旅客生命、財產(chǎn)的巨大損失,時有發(fā)生的碰撞事故給人們敲醒了警鐘,向人們昭示著研究車輛被動安全防護技術(shù)的必要性。本文在總結(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎上,討論了耐碰撞軌道車輛設計及仿真中的關鍵技術(shù),研究了軌道客車的被動安全防護系統(tǒng)及乘員安全。 論文首先對軌道車輛碰撞動態(tài)非線性有限元基本原理進行了介紹,主要包括基本力學方程和求解算法；對動態(tài)非線性有限元中顯示中心差分法、質(zhì)量縮放、沙漏問題的控制及剛性墻的處理等關鍵技術(shù)問題進行了系統(tǒng)得說明。 其次以某200km/h臥鋪客車為基體,研究設計了其被動安全防護系統(tǒng)。通過采用LS-DYNA中離散梁單元并配以119#材料,對鉤緩裝置的特性進行了真實的模擬；通過調(diào)研相關文獻吸能裝置,設計了6種不同結(jié)構(gòu)、形狀的吸能元件,選取性能最好的作為最終方案；通過合理得削弱客車端部結(jié)構(gòu)的板厚及加開減載孔,使得客車縱向剛度呈現(xiàn)“弱-強-弱”分布,將車體端部弱剛度結(jié)構(gòu)設計為吸能區(qū)域。 然后針對目前軌道車輛碰撞仿真中對輪、軌及車體與轉(zhuǎn)向架連接關系模擬高度簡化的現(xiàn)狀,提出建立實際的、詳細的輪、軌有限元模型來更真實得模擬輪軌接觸關系；建立中心銷、牽引拉桿實際有限元模型,通過做接觸來模擬車體與轉(zhuǎn)向架的牽引裝置；采用LS-DYNA中離散梁單元并配以66#材料來模擬空氣彈簧的特性。 最后根據(jù)歐洲標準EN12663,選取13個常見的、惡劣的靜強度工況對200km/h臥鋪客車進行強度驗證；根據(jù)標準EN15227及參考相關文獻,設計6個典型的碰撞工況,驗證客車被動安全防護系統(tǒng)的耐撞性,重點考察其加速度、變形及吸能特性；借鑒汽車領域成熟的乘員安全評價方法,建立臥鋪車廂的詳細結(jié)構(gòu),對典型工況下的乘員二次碰撞進行研究,重點討論比較了不同姿態(tài)、不同位置、不同性別的乘員受傷情況。
[Abstract]:Railway transportation, with its unique advantages, plays an important role in the transportation of our country and is the forerunner of the development of national economy. With the acceleration of the urbanization process and the improvement of people's material and cultural level. Passenger transportation is developing towards the direction of high speed, safety and comfort. However, once the high-speed train collides with each other, it will lead to great loss of passengers' lives and property. The frequent collision accidents have awakened people's alarm and revealed the necessity of studying the passive safety protection technology of vehicles. This paper summarizes the current situation of research at home and abroad. This paper discusses the key technologies in the design and simulation of collision-resistant rail vehicles, and studies the passive safety protection system and crew safety of rail passenger cars. Firstly, the basic principle of nonlinear finite element method for rail vehicle collision is introduced, including the basic mechanics equation and solving algorithm. The key technical problems in dynamic nonlinear finite element, such as central difference method, mass scaling, control of hourglass problem and treatment of rigid wall, are systematically explained. Secondly, based on a 200km / h sleeper bus, the passive safety protection system is designed. The discrete beam element in LS-DYNA is used with 119# material. The characteristics of the hook retarder are simulated. Based on the investigation of the energy absorption devices, six kinds of energy absorption elements with different structures and shapes are designed, and the best performance is selected as the final scheme. By reasonably weakening the plate thickness of the end structure of the bus and opening the load reduction hole, the longitudinal stiffness of the bus presents a "weak-strong-weak" distribution, and the weak stiffness structure of the end part of the car body is designed as an energy absorption region. Then in view of the current rail vehicle collision simulation simulation of the wheel, rail and car body and bogie connection simulation of the status quo, proposed to establish a practical, detailed wheel. The rail finite element model is used to simulate the wheel-rail contact relationship more truthfully. The actual finite element model of the central pin and the traction rod is established, and the traction device between the car body and the bogie is simulated by making contact. The discrete beam element in LS-DYNA was used to simulate the characteristics of air spring with material 66 #. Finally, according to the European standard EN12663, 13 common, bad static strength conditions are selected to verify the strength of 200km / h sleeper bus. According to the standard EN15227 and reference literature, six typical collision conditions are designed to verify the collision resistance of the passive safety protection system of passenger cars, and the acceleration, deformation and energy absorption characteristics of the passive safety protection system are investigated. Referring to the mature method of passenger safety evaluation in automobile field, the detailed structure of sleeper compartment is established, the second collision of occupant under typical working condition is studied, and the different posture and position are discussed and compared. Injuries to passengers of different genders.
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U270.1;U298

【參考文獻】

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本文編號：1462742