本文關(guān)鍵詞：城軌車輛耐撞性及其吸能結(jié)構(gòu)的研究

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【摘要】：隨著軌道交通行業(yè)的迅速發(fā)展及其運量的不斷加大,車輛運行的安全性已越來越受到人們的重視。軌道車輛的安全性分為主動安全性和被動安全性,從以往發(fā)生的事故來看,僅僅依靠主動安全防護技術(shù)往往難以確保乘員的生命安全與車體結(jié)構(gòu)不受到重創(chuàng),因此車輛被動安全防護技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外軌道車輛技術(shù)人員所研究的重要課題。本文首先利用ANSYS/LS-DYNA軟件分別對三種同等壁厚的薄壁管件(圓管、方管、錐形管)的碰撞過程與裝在某B型地鐵頭車上壓潰式吸能結(jié)構(gòu)的工作過程進行了仿真分析,得出了它們各自的吸能量與碰撞力隨時間的變化曲線,在此基礎(chǔ)上對其耐撞性進行了研究和評價。其次,依據(jù)金屬切削過程會消耗大量能量的原理,對不同參數(shù)(刀具前角、切削深度、工件材料、工件形狀等)下刀具切削工件的過程進行了碰撞仿真分析,探索了各種參數(shù)對切削吸能過程的影響。結(jié)果表明,刀具切削工件吸收能量的過程與管被壓潰吸收能量的過程相近,但前者的平均碰撞力遠小于后者且其波動幅度也比后者更小。在對不同切削形式下的切削式吸能結(jié)構(gòu)進行了碰撞仿真分析和吸能特性的評估后得知,切削—壓潰式吸能結(jié)構(gòu)吸能效果最優(yōu)。最后,分別對無防爬吸能結(jié)構(gòu)、裝有壓潰式防爬吸能結(jié)構(gòu)和裝有切削式防爬吸能結(jié)構(gòu)的B型地鐵列車頭車在12.25km/h和18.36km/h兩種速度下正面碰撞固定剛性墻的過程進行了仿真分析。結(jié)果表明:(1)裝有切削式防爬吸能結(jié)構(gòu)頭車端梁和緩沖梁的吸能量比無防爬吸能結(jié)構(gòu)時的吸能量降低達93.6%和57.5%,比裝有壓潰式防爬吸能結(jié)構(gòu)時的吸能量降低達23.6%和29.3%;(2)裝有壓潰式防爬吸能結(jié)構(gòu)頭車的初始碰撞力峰值最小,其值是無防爬吸能結(jié)構(gòu)時的38.3%和46.2%,是裝有切削式吸能結(jié)構(gòu)時的78.6%和97.3%;(3)裝有壓潰式或切削式防爬吸能結(jié)構(gòu)后,地鐵頭車的減速度可降為無防爬吸能結(jié)構(gòu)時的19.7%或48.9%,且兩種情況下車體的塑性變形都會大為減小。
【關(guān)鍵詞】：軌道車輛 碰撞 切削 耐撞性
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U467.14
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 軌道車輛耐撞性研究的背景及現(xiàn)狀9-14
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 國內(nèi)外軌道車輛被動安全性研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2 切削式吸能研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 軌道車輛耐撞性研究方法15
• 1.4 本文研究內(nèi)容15-17
• 2 軌道車輛碰撞仿真理論基礎(chǔ)17-25
• 2.1 概述17
• 2.2 碰撞仿真過程中的基本控制理論17-21
• 2.2.1 基本運動方程17-19
• 2.2.2 邊界條件19-20
• 2.2.3 材料本構(gòu)方程20-21
• 2.3 顯式有限元理論21-23
• 2.3.1 顯式中心差分法21-22
• 2.3.2 顯式中心差分算法穩(wěn)定的條件22-23
• 2.4 碰撞仿真過程中的關(guān)鍵技術(shù)23
• 2.4.1 接觸碰撞算法23
• 2.4.2 沙漏控制技術(shù)23
• 2.5 軟件介紹23-24
• 2.5.1 Hyper Mesh軟件23-24
• 2.5.2 LS-DYNA軟件24
• 2.5.3 Hyper View軟件24
• 2.6 本章小結(jié)24-25
• 3 軌道車輛吸能結(jié)構(gòu)耐撞性分析25-38
• 3.1 壓潰式吸能結(jié)構(gòu)的耐撞性分析25-27
• 3.1.1 薄壁方管的耐撞性分析25-26
• 3.1.2 薄壁圓管的耐撞性分析26-27
• 3.1.3 薄壁錐形管耐撞性分析27
• 3.2 某B型地鐵壓潰式吸能結(jié)構(gòu)的耐撞性分析27-29
• 3.2.1 變形歷程28
• 3.2.2 吸能過程分析28-29
• 3.3 切削式吸能結(jié)構(gòu)的耐撞性分析29-30
• 3.3.1 切削式吸能結(jié)構(gòu)簡化模型29
• 3.3.2 材料模型29-30
• 3.3.3 接觸、載荷和約束30
• 3.3.4 切削分離準則30
• 3.4 切削吸能過程仿真分析30-32
• 3.4.1 能量和切削力分析31
• 3.4.2 薄壁管件與切削式吸能結(jié)構(gòu)的比較31-32
• 3.5 城軌專用切削式吸能結(jié)構(gòu)的耐撞性分析32-34
• 3.5.1 變形歷程33
• 3.5.2 能量和切削力分析33-34
• 3.5.3 與城軌專用吸能結(jié)構(gòu)比較34
• 3.6 不同切削形式下的切削式吸能結(jié)構(gòu)的仿真分析34-37
• 3.6.1 仿真分析34-35
• 3.6.2 比吸能和載荷特性評價35-37
• 3.7 本章小結(jié)37-38
• 4 切削式吸能結(jié)構(gòu)的影響因素38-45
• 4.1 刀具前角對切削吸能過程的影響38-39
• 4.2 刀具后角對切削吸能過程的影響39
• 4.3 切削深度對切削吸能過程的影響39-40
• 4.4 切削速度對切削吸能過程的影響40
• 4.5 碰撞質(zhì)量對切削吸能過程的影響40-41
• 4.6 工件材料對切削吸能過程的影響41-43
• 4.6.1 不同工件材料對吸能過程的影響41
• 4.6.2 工件材料參數(shù)對吸能過程的影響41-43
• 4.7 不同工件形狀對吸能過程的影響43-44
• 4.8 本章小結(jié)44-45
• 5 耐碰撞城軌車輛的設(shè)計要求與碰撞仿真分析45-59
• 5.1 耐碰撞城軌車輛設(shè)計要求45-46
• 5.2 耐碰撞車輛評價標準46-47
• 5.3 碰撞能量的分配47
• 5.4 某B型地鐵頭車碰撞仿真模型的建立47-49
• 5.4.1 幾何模型的建立48
• 5.4.2 有限元模型的建立48-49
• 5.5 某B型地鐵頭車的碰撞仿真分析49-58
• 5.5.1 碰撞工況的確定49-50
• 5.5.2 頭車以 12.25km/h碰撞剛性墻時的分析結(jié)果50-54
• 5.5.3 頭車以 18.36km/h碰撞剛性墻的分析結(jié)果54-58
• 5.6 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-64
• 攻讀學位期間研究成果64

【參考文獻】

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本文編號：618405