城轨车辆碰撞仿真分析及其耐撞性研究

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3、1te1JL~*xitxEr.J1I£pft:i:tn~il!"<~*~~~~x~m~m~m*~tt~~>硕士学位论文城轨车辆碰撞仿真分析及其耐撞性研究CrashSimulationofUrbanRailVehicleandStudyofIt’sCrashworthiness作者姓名：陈淑琴学科、专业：车辆工程研究方向：城轨车辆碰撞分析与研究学号：0212348指导教师：牛卫中完成日期：2015.04兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要近年来，随着轨道交通运输事业的飞速发展及其行车速度的不断提高，轨道车辆运行时的安全可靠性已引起了公众的强烈

4、关注。因此，遵循“以人为本”设计理念的耐碰撞轨道车辆已成为轨道车辆新的发展动向。在进一步加强列车主动安全防护措施、减少碰撞事故发生的同时，从被动安全防护的角度出发研究如何提高轨道车辆的耐撞性，尽可能保护司乘人员的安全及车体结构的完整已成为当今轨道车辆研发时的热点问题。本文以某城轨车辆头车碰撞固定刚性墙的过程为研究对象，首先利用ANSYS/LS-DYNA软件对组成吸能装置且具有不同参数(包括材料、截面形状、截面尺寸、锥形管锥度等)的基本吸能元件进行了碰撞仿真分析，研究了以上参数对吸能元件耐撞性的影响，为选择性能良好的吸能装置奠定了基础。其次，通过对该城轨车辆头车进行合理简化，在Solidwork

5、s软件中建立了与之等效的几何模型。再将几何模型保存成相应的文件格式后导入HyperMesh中，通过合理分配单元尺寸，划分网格，施加约束和载荷，设置材料、属性以及接触方式、沙漏、时间步长等控制参数后，生成了适用于LS-DYNA求解的K文件。再次，利用LS-DYNA软件分别模拟了无防爬吸能装置和安装防爬吸能装置的城轨车辆头车以12.25km/h和18km/h的速度正面碰撞固定刚性墙的过程。根据所得的仿真结果，对两种头车的耐撞性评估参数进行了比较。结果表明：安装防爬吸能装置的头车，其吸能装置先于车体主体结构发生塑性变形吸收碰撞能量，从而可保护车体主体结构，使之在12.25km/h的碰撞速度下不发生塑

6、性变形，而即使在18km/h的碰撞速度下塑性变形也很小。最后，利用Workbench软件对城轨车辆头车端部的防爬吸能装置进行了碰撞仿真分析，研究了防爬器防爬能力的影响因素。结果表明：当防爬器的总高度及齿厚一定时，防爬器的防爬能力会随着防爬器齿高和倾角的增大而降低，其中齿高对防爬器防爬能力的影响较之其倾角更大。关键词：轨道车辆；碰撞；仿真；耐撞性论文类型：应用研究-I-城轨车辆碰撞仿真分析及其耐撞性研究AbstractWiththerapiddevelopmentofrailwaytransportationandincreasingofthetrainspeedinrecentyears,th

7、esafetyofrailvehicleoperationhasstronglyattractedpublicattention.Therefore,crashworthyrailvehiclesdesignedintermsoftheconceptof“people-centric”hasbecomenewdevelopingtrendofrailvehicles.Andthosehavebec