基于变截面压溃管的列车碰撞仿真吸能优化

文章以现有的等截面膨胀式压溃管为基础,提出一种压溃力可变可控的变截面压渍管结构,该结构可实现压溃管压溃力的分段阶跃,试验结果显示该结构压溃管静压曲线与设计曲线基本吻合,力值误差较小.     

膨胀式压溃装置工艺优化及可靠性提升

阐述了膨胀式压溃装置的结构特点和工作原理,分析了影响膨胀式压溃管性能的主要工艺影响因素,完成了膨胀式压溃管的工艺优化,形成了系列化、标准化的膨胀式压溃管生产工艺。经压溃性能对比试验,文中所述压溃装置的性能与国外成熟产品相当,满足设计和使用要求,并形成了批量化的应用。     

标准动车组用压溃装置研制

介绍了标准动车组用压溃装置的主要技术参数以及溃管的连接方式,优化结构,通过控制压溃管成型工艺参数可保证产品的性能要求。     

不同诱导结构对折叠式压溃管动态吸能影响

建立带预压结构的折叠式压溃管有限元模型,得到其动态冲击下轴对称变形模式和撞击力-位移曲线,对折叠压溃管进行动态冲击实验,有限元仿真结果与实验结果的变形模式和撞击力-位移曲线吻合良好,验证了有限元模型的准确性。通过仿真分析发现预压缩能减小圆管在动态冲击下的第1个褶皱波长,但对整体变形模式和撞击平台力大小基本无影响。在此基础上,对无预压圆管开设4种不同的诱导结构:外表面开槽诱导和内外表面交替开槽诱导、外波纹诱导、内外表面波纹管诱导,分析发现内外表面交替开槽和内外波纹管诱导结构能控制圆管的变形模式,外表面开槽诱导对圆管的褶皱波瓣形状有一定影响,外表面波纹诱导会让圆管呈现一定的非对称变形。与初始圆管相比,4种诱导圆管中,只有外部开槽诱导下的圆管比吸能增大,同时载荷波动系数减小29.4%,撞击平台力与初始圆管基本相当。本文可为折叠式压溃管吸能特性优化提供参考。     

胶泥缓冲器多车组撞击能量吸收性能研究

为了研究胶泥缓冲器在列车低速撞击过程中的性能,分别建立集成0.3 m长压溃管和不集成压溃管的胶泥缓冲器车钩模型,并进行落锤试验仿真,以研究其阻抗力-位移特性。在此基础上,建立胶泥缓冲器多车组撞击模型,在不同撞击速度下仿真列车撞击过程,通过分析比较车辆间位移、作用力、车辆加速度、撞击能量吸收曲线,提出对车钩缓冲器设计配置的优化建议,对列车耐碰撞结构设计有一定的指导意义。     

列车防撞压溃管吸能研究

随着铁路行车速度的提高,高速列车的舒适性和安全性、减少事故损失成为铁路运输领域的新课题。应用有限元分析软件LS-DYNA,对比2种不同形式的压溃管在同一工况下碰撞过程,分析折叠式压溃管不同压溃引导方式,得到不同情况下的碰撞参数,为压溃管在列车上的合理应用提供依据。     

基于碰撞仿真的地铁车辆不锈钢点焊车体前端结构优化设计

应用碰撞仿真软件PAN-CRASH对地铁车辆不锈钢点焊头车车体进行大变形碰撞仿真,并通过研究车体端部吸能结构中压溃管的材料性能、管壁厚、变形及结构形状等几大因素对其吸能特性的影响。提出了压溃管的最终实际优化方案,为吸能部件的再生产和研发提供必要的理论依据。     

气液-压溃组合式缓冲装置冲击吸能特性实验研究

动车组用中间车钩缓冲吸能装置主要由气液缓冲器和压溃管组成,为研究其工作场景中动态吸能特性,采用两辆台车与中间车钩连挂,撞向刚性墙进行冲击实验,台车冲击速度分别为7.19、18.7和25.7 km/h 3种工况。冲击作用下,气液缓冲器阻抗力具有明显的动态特性,最大压缩行程的阻抗力随冲击速度提升而增高,可达1500 kN,远高于其静压实验最大阻抗力800 kN;而压溃管动态阻抗力与静压结果基本一致为1500 kN;冲击速度为18.7和25.7 km/h,气液缓冲器压缩行程达到30 mm时,阻抗力达1200 kN,压溃管被触发压溃,气液缓冲器与压溃管同时进入压缩状态,一起压缩变形。     

低地板车泡沫铝防撞装置动静态性能研究

为了设计四模块低地板有轨列车耐撞性车体防撞装置,实现列车被动安全保护,采用数值仿真技术进行准静态和动态压缩计算,研究不同孔隙率下泡沫铝防撞块的吸能特性。研究结果表明:泡沫铝防撞块准静态压缩的压溃力呈现明显的弹性阶段、稳定压溃阶段和致密化阶段;泡沫铝防撞块的压溃力和吸收的能量随着孔隙率的减小而增加;同一孔隙率下,动态压缩过程初始压溃力的变化趋势与准静态压缩的压溃力大致相同,而随着泡沫铝的压实,准静态压缩的压溃力呈线性增大。     

某城轨车辆碰撞能量管理系统研究

为了改进某城市轨道车辆车体耐碰撞性能,根据美国AAR S-034标准要求,建立了一种基于蜂窝铝芯和锥形薄壁方管结构的碰撞能量管理(CEM)系统,利用LS-DYNA平台,对该CEM子系统的撞击性能进行了分析,并对比了安装CEM系统前后整车撞击刚性壁障的界面力-位移曲线和加速度-时间曲线。研究表明:"铝芯-薄壁管"组合式吸能结构可以使压溃变形过程有序进行,且具有较低的撞击力初始峰值;采用文中的CEM系统可显著提高车体端部结构的耐碰撞性能。     

动车组前端钩缓装置耐碰撞性能试验研究

介绍了前端钩缓装置各吸能元件的特点,并选取有代表性的气液缓冲器和后置式压溃管以实车试验为主、仿真计算为辅进行了前端钩缓装置耐碰撞性能研究。     

后置式压溃装置的开发研究

根据扩张式压溃管的设计原理,运用有限元计算与试验验证相结合的方法,设计开发了一种适用于轨道车辆的新型后置式压溃装置,并介绍了该装置的性能参数及关键技术等。     

不锈钢蜂窝轴向压缩特性研究

不锈钢蜂窝在相同体积下,与铝蜂窝相比,吸能能力更强。通过对不同规格的不锈钢蜂窝进行准静态压缩试验与落锤动态冲击试验,研究其动、静轴向压缩特性。试验结果表明,由于不锈钢材料强度对冲击速度较为敏感,在动态冲击下,蜂窝的压溃强度是准静态压溃强度的1.36～1.40倍。采用数值模拟方法分析了冲击速度、孔格壁厚以及孔格边长3个因素对蜂窝压溃强度的影响。分析结果显示,不锈钢蜂窝压溃强度会随着冲击速度和孔格壁厚的增加而增加,随着孔格边长的增加而减小。     

锚索孔道压浆体的非稳态腐蚀性能研究

基于Fick定律,建立氯离子在压浆体保护层径向的扩散方程,推导锚索孔道压浆体中氯离子的等效扩散系数计算式,揭示氯离子等效扩散系数、锚索钢绞线的腐蚀时间与压浆体保护层厚度之间的数学关系;采用外加电场梯度进行加速腐蚀试验,并根据试验数据计算等效扩散系数的数值,比较不同配方压浆体的抗腐蚀性能。结果表明:在腐蚀诱导期,压浆体保护层中的氯离子等效扩散系数随压浆体保护层厚度的增大而减小,腐蚀时间与压浆体保护层的厚度呈幂函数变化关系;在腐蚀发展期,氯离子的扩散从非稳态扩散逐渐趋于稳态扩散,等效扩散系数也逐渐减小并趋于稳定值,锚索钢绞线的腐蚀过程也同时由非稳态逐渐过渡到稳态;在诱导期和发展期,掺有高性能压浆剂的水泥压浆体中锚索钢绞线的腐蚀时间分别约为纯水泥压浆体的1.5倍和4倍,因此采用适宜的压浆剂能够成倍提高压浆体的抗腐蚀性能。     

通气孔对新型不锈钢芯管平压性能影响分析

不锈钢芯管作为不锈钢桥面芯板的重要传力构件,其平压力学性能与桥面板承载能力息息相关。因钎焊工艺要求,不锈钢芯管壁上开设有双通气圆孔。为研究双通气圆孔对不锈钢芯管平压性能的影响,开展2组不同厚度不锈钢芯管平压性能试验与有限元非线性屈曲分析。通过试验结果验证采用Riks弧长法进行不锈钢芯管非线性屈曲分析方法的正确性。并考虑圆孔直径d、偏心距e、芯管壁厚t等因素,建立不同规格不锈钢芯管模型,开展非线性屈曲分析,探究多参数协同作用下对不锈钢芯管平压性能的影响分析。研究结果表明：不锈钢芯管平压试验曲线表现出明显的非线性特征,分为弹性阶段、弹塑性阶段与塑性破坏阶段;通气孔、管端扳边处转角及管脚10 mm处易优先出现局部屈曲破坏;不锈钢芯管极限荷载Pu及其对应的压缩位移δu随孔径d、偏心距e的增加而减小,随壁厚t增加而增大;芯管极限荷载Pu受孔径d的影响大于受偏心距e的影响,增大孔径使芯管极限荷载Pu下降6.00%～15.51%,而增大偏心距使芯管极限荷载Pu下降0.64%～9.22%,芯管应规避在管身中部(e/H=0.5)开孔;当孔径比d/D≯0.04、偏心比e/H≯0.3时,通气孔对芯管极限承载...     

螺栓对高轴压盾构管片接头抗弯性能影响研究

在大埋深、高水压等特殊条件下进行盾构隧道管片结构设计时,具有复杂接缝面的管片接头形式得到广泛运用,为具体探究其抗弯性能以及螺栓的作用,采用有限元软件Abaqus,结合具体工程实例,建立大直径盾构隧道管片接头三维非连续接触模型,针对高轴压作用下管片接头的变形特征、抗弯性能和承载能力进行对比分析。计算结果表明:(1)对于大直径盾构隧道管片接头结构,有无螺栓工况之间极限承载弯矩的差值随着轴力的增大而逐渐减小。结构体系失稳前同一弯矩下有无螺栓工况之间的张开量差值随着轴压的减小而逐渐增大;(2)高轴压作用下管片接头接缝面混凝土压溃破坏时螺栓尚未进入屈服阶段,且随着轴力的增加,有无螺栓工况下接头抗弯刚度的相对数值差异显著减小;(3)较之有无螺栓工况,对于高轴压盾构管片接头变形特征和抗弯刚度的影响而言,两种不同等级螺栓的区别不大。总体来说,随着轴压的增加,螺栓对于管片接头的变形控制和抗弯性能提升的贡献逐渐减小。     

柴田式车钩缓冲装置过载保护功能研究

根据柴田式车钩缓冲装置设计原理、安装结构,结合车钩缓冲装置的使用情况,提出了在柴田式车钩缓冲装置后方增加折叠式压溃吸能装置的方案。通过仿真计算分析,在钩缓装置后方安装折叠式压溃管之后,由于调车人员误操作导致车辆连挂速度超出规定的范围而引起的车辆受损情况将大大降低,提升了动车组的过载保护功能。     

钩缓装置碰撞及坡道救援仿真动力学性能分析

以某城轨车辆用车钩缓冲装置为例,介绍了其结构组成,通过动力学仿真计算软件,建立了多编组列车模型,并进行列车的碰撞及坡道救援仿真分析,最终得到了车钩缓冲装置在碰撞及坡道救援过程中的作用力、缓冲器变形量及其变化规律。计算结果表明在碰撞过程中,碰撞连挂面的车钩力及缓冲器变形量最大,沿列车纵向向两端面不断减小,车钩缓冲器、压溃管、防爬器依次逐级吸收冲击能量;在坡道救援工况中,制动速度对车钩缓冲装置的动力学性能基本无影响,增加车辆载重,其制动过程中车钩作用力变大,缓冲器行程增大。     

大秦线运量逐年递增情况下的钢轨伤损分析及对策

大秦重载铁路运量增加及速度的提高、钢轨焊接工艺不良、线路维修周期得不到满足是造成重伤钢轨大量发生的主要原因。伤损主要表现为曲线上股侧磨、曲线下股剥离掉块、压溃、钢轨核伤。强化设备维修、定期打磨是当前有效降低钢轨伤损的主要手段。     

地铁及城轨列车压溃式吸能装置研制

介绍了压溃式吸能装置的设计原则、国内外研究及应用情况等,重点介绍了扩张式压溃装置的研制.