上海地铁6-8号线吸能结构的抗撞性优化

以上海地铁6-8号线前端吸能结构为载体,应用碰撞仿真软件PAM-CRASH和多学科协同优化软件iSIGHT进行碰撞数值模拟分析和吸能结构优化,得到吸能结构在大变形碰撞时的变形模式及各碰撞参数,并对动车组的吸能结构进行评估及最优设计,实现车辆的被动安全保护和耐撞性优化设计,为吸能部件的再生产和研发提供必要的理论依据.     

车辆吸能部件的碰撞试验与数值仿真

为了设计某列车耐撞性车体, 实现列车被动安全保护, 进行了台车碰撞试验和数值仿真计算, 研究了耐撞性车体吸能部件的吸能特性。在台车撞击试验过程中, 吸能部件从预期部位开始发生稳定有序的塑性变形, 吸收的冲击动能与最大变形量基本成正比关系, 说明该部件具有良好的吸能效果。并在此基础上, 应用显式动力有限元理论建立了其有限元撞击模型, 进行了数值仿真计算。相关性分析结果表明: 仿真结果与试验结果基本一致, 在整个撞击过程中, 撞击力曲线基本吻合, 最大撞击力峰值分别为2486.3、2423.1kN, 最大变形量误差和初始撞击力峰值误差都小于3%, 反弹速度误差小于4%。显然, 利用撞击试验验证了数值计算的有效性和可靠性, 利用数值计算设计和优化车辆吸能部件是可行的。     

混合变截面薄壁梁的抗撞性仿真分析

采用HyperMesh和LS-DYNA软件对几种混合变截面薄壁梁进行抗撞性仿真分析.分析了不同混合变截面对薄壁梁载荷变化和能量吸收情况的影响.比较分析了单一截面薄壁梁和昆合变截面薄壁梁的吸能特性,表明混合变截面薄壁梁在碰撞时的吸能特性更符合车辆的理想碰撞特性,更有利于乘员安全.     

CRH5型动车组碰撞吸能结构研究

结合我国现有动车组端部吸能结构现状,介绍CRH5型动车组车体结构、碰撞吸能工况类型、车体碰撞仿真模型及碰撞吸能性能分析、碰撞吸能元件的材料和结构.对我国高速动车组吸能结构设计具有指导意义.     

耐冲击吸能车体

借鉴两个美国标准提出了列车端部吸能区和中部载人区的评价指标, 采用数值模拟方法, 对25型车体与刚性墙进行了撞击计算。结果表明, 耐冲击车体在吸收规定的5MJ的塑性变形能的情况下, 仅车体的端部发生了塑性变形, 车体的中间部位仅发生弹性小变形; 塑性变形位移量较改进前有较大提高, 且撞击力明显减小, 加速度指标明显改善。     

不锈钢点焊车体结构的耐撞性研究

某不锈钢点焊地铁车车体正面碰撞时,因其吸能结构吸能效果不足,致使客室区域出现皱褶变形情况.通过研究车体吸能结构的材料特性、壁厚、预变形以及结构形状对其吸能特性的影响,筛选出最优车体吸能结构.车体改进后前端吸能结构吸能占车体总吸能的93.5%,较原方案提高28.2%.     

基于6σ鲁棒性分析的薄壁结构弯曲吸能特性优化设计

结合试验设计、Kriging近似建模技术、Monte Carlo模拟技术,对多种截面薄壁结构进行了确定性优化,并构造了基于6σ鲁棒性分析的优化方法。研究结果表明:实现了对薄壁结构的抗弯吸能特性的优化,并提高了产品质量的可靠性。     

不同截面薄壁梁的轴向耐撞性对比研究

针对汽车碰撞安全研究的需求,以汽车前纵梁为研究对象,分析了薄壁直梁的耐撞性评价指标,运用非线性有限元理论建立了方形和方锥形2种不同截面薄壁直梁的有限元模型,研究了这2种截面的薄壁直梁结构在轴向冲击载荷下的能量吸收与变形特性,并对他们的耐撞性能进行了对比.结果表明,锥形截面薄壁梁的吸能特性优于方形结构.     

车身结构中常用薄壁构件的刚度分析

本文利用有限元法计算了车身结构中常用的几种薄壁截面梁的弯扭刚度。在分析比较的基础上 ,从轻量化的角度出发 ,确定出弯扭刚度最佳的截面形状。对礼帽型组合薄壁截面梁进行了基于几何模型和基于有限元模型两种方式的参数研究。得出梁的弯曲刚度随其各个特征尺寸变化的规律。为薄壁构件的选型及刚度设计提供了依据。     

轻型货车前纵梁碰撞吸能特性分析

为分析某轻型货车前纵梁碰撞吸能特性,以碰撞理论为基础,运用CATIA软件建立前纵梁有限元分析模型,进行ANSYS/LS-DYNA模拟仿真。结果表明:车架前纵梁在碰撞中的变形吸收了大部分的能量,车架的最大变形位于纵梁的变截面处;纵梁的初速度为13.5 m/s,货车整备质量2.5 t条件下,碰撞发生2 ms后由于材料的塑性变形而产生峰值减速度,随后材料变形失效;车架前纵梁吸能特性与减速度相似,位于碰撞发生2 ms时出现吸能峰值。     

励磁涌流仿真中铁磁元件磁滞特性新模型

介绍了一个模拟铁磁元件磁滞特性的新数学模型。铁磁元件多值的磁滞特性被等值地模拟为一个极限磁滞回线和局部磁滞回线,极限磁滞回线由三次样条函数表示,局部磁滞一则按逆转点的位置及从极限磁滞回线开始的一非线性变化的纵向位移来生成。     

轨道车辆新型车端专用吸能装置

为了提高轨道车辆的耐碰撞性,利用金属薄壁结构轴向切削和压缩过程吸收能量的原理,设计了一种新型车辆端部专用吸能装置;采用显式有限元软件LS-DYNA建立了吸能装置吸能过程的等效三维有限元模型,并对吸能过程进行数值模拟;分析了切削深度、刀具前角和切屑圆心角等参数对吸能装置吸能性能的影响.研究结果表明,新型吸能装置吸收的能量、界面力与切削深度、切屑圆心角成正比,与刀具前角成反比,受切削深度的影响较小;新型吸能装置的冲程效率可达100%,压缩力效率和总效率可达70%以上,高于现有吸能装置.      

含柔性构件机构运动可靠性仿真分析

提出了一种当机构中存在柔性构件时的运动可靠性仿真方法：利用ADAMS中离散柔性连接件产生柔性体的方法,蒙特卡洛法参数化生成柔性件时需要选择的起始和终止Marker点的坐标.每次仿真开始时调用ADAMS宏命令生成柔性体、添加相关联的特征及约束,仿真结束后将该柔性体及与其相关联的特征、约束删除,ADAMS命令语言编程实现该过程.以曲柄滑块机构为例,对比分析了刚体情况下及考虑构件柔性变形情况下机构的运动可靠度.     

斜变薄壁箱梁的空间受力分析

本文以简支的斜交薄壁单室箱梁为对象,采用有限分段法,分析了扭转与弯曲的耦合效应,并作了有机玻璃模型在扭转荷载作用时的试验。结果表明:对于梁的中间区段,当斜交角达到40°时,其扭曲正应力的计算值仍与实测值基本一致;对于两端附近的梁段,斜交角在20°范围内,扭曲正应力的计算值与实测值也基本相符。最后还提出了采用斜交箱梁的子结构法进行分析的建议。     

线接触零件磨损过程的数值仿真及试验研究

磨损寿命预测，磨损状态监测及摩擦副参数优化是摩擦副系统的磨损过程中的三大难点。本基于离散数学理论和计算机技术提出一种数值仿真模型，可用于解决复杂动态非线性系统的磨损问题。     

某石拱桥连续倒塌模拟及构件重要性评价

桥梁是国民经济重要的生命线工程,因此桥梁的安全事故会造成严重财产损失和人员伤亡.随着计算机技术的不断进步,计算机仿真在探求桥梁事故原因方面有着良好的应用前景.以近年来损失最为严重的石拱桥连续倒塌事故为例,利用大型通用有限元软件MSC.Marc,建立了石拱桥的精细化3D有限元模型,通过接触算法和生死单元对整个倒塌过程进行了仿真模拟,分析了可能的倒塌原因,并从结构广义刚度的概念出发,对石拱桥的各个部位进行了重要性评价.研究结果表明:模拟的倒塌过程与实际倒塌过程基本吻合,分析得到的石拱桥关键区域正确合理,可为拱桥的工程设计与施工提供参考.     

薄壁箱梁剪力滞效应计算方法研究

能量变分法是计算箱梁剪力滞效应常用的一种方法。随着我国交通的发展,大跨径、宽箱梁桥和曲线箱梁桥越来越多,大量的工程实际调查结果显示,用变分法计算出的结果与实际的箱梁的剪力滞效应有所出入。针对这一情况,运用能量变分法和有限元法两种方法对薄壁箱梁在集中力和均布荷载情况下的剪力滞效应加以计算,并对比分析二者计算结果的差异,从而为薄壁宽箱梁剪力滞效应计算提供一些参考。