防爬吸能装置的碰撞动力学性能

为了研究列车碰撞时爬车失稳响应的影响因素,建立了一种考虑防爬装置间动态耦合关系的防爬吸能装置二维碰撞动力学模型,提出了一种针对防爬齿接触的几何搜索算法, 讨论了基于能量守恒定律的吸能装置纵向阻抗力的获取方法,导出了考虑塑性大变形和动态因素影响的防爬吸能装置阻抗力/力矩表达式.在此基础上,利用编制的计算程序对该装置的动力学性能进行了算例分析.分析结果表明:两防爬齿间的啮合程度与防爬齿本身绝对最大转动角度和防爬齿间的相对最大转动角度密切相关;减小吸能装置的纵向阻抗力和吸能长度,以及增加防爬装置的弯曲刚度均能减小防爬齿的绝对最大转动角度;防爬齿的相对最大转动角度随吸能长度的增加而增加,随防爬装置弯曲刚度的增加呈现先增加后减小的趋势,但与防爬吸能装置纵向阻抗力的变化关系不明显;该计算方法比传统有限元方法在计算时间方面缩短了10%.      

货车后部吸能装置40%偏置碰撞仿真分析

建立并验证了货车后部吸能装置全宽碰撞模型的有效性,按照ECE R94.01法规和PRO/E软件建立该装置的有限元模型,利用有限元方法对其进行40%偏置碰撞吸能性仿真分析,通过与货车后部原有结构进行对比分析,结果发现:该吸能装置可以避免轿车偏置追尾碰撞货车时钻入货车下部并吸收两者碰撞过程所产生的大部分动能,从而使轿车和货车本身结构的变形达到最小.     

螺纹剪切式碰撞吸能装置最优螺纹参数设计

为解决螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置的最优螺纹参数的设计问题,利用UG建模、VPG前处理和LS-NYNA求解计算,进行了针对单因素的计算机仿真试验．对螺纹的4个因素（螺纹高、剪切高、螺纹宽和导程）进行了单因素分析,将各因素的尺寸与最大加速度的关系进行了函数曲线拟合,通过适当调整,构造了4个因素与最大加速度的优化模型．用Matlab软件对优化问题求最值,并结合单因素分析结果获得了最优螺纹尺寸．仿真结果表明：该尺寸满足碰撞评价指标,从而为螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置的最优螺纹参数,提供了一种优化设计的新方法．     

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.     

薄壁构件的抗碰撞吸能

以金属薄壁构件为例,研究其薄壁构件沿轴向压缩的历程,在给出薄壁构件的材料模型和有限元模型之后,用碰撞大变形有限元软件PAM-CRASH进行仿真,并对薄壁构件的截面对能量的吸收情况进行了分析,对正方形截面的单元胞和多元胞薄壁结构进行了吸能仿真分析,并对薄壁构件这种能量吸收结构提出建议.     

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。     

适用北美地铁车辆碰撞吸能区设计的试验研究

采用北美地铁车辆碰撞设计标准,研究车辆碰撞时能量吸收区的工作机理和能量分配数据.首先,归纳吸能区设计、计算和试验的基本技术路线;其次,建立了车辆吸能区碰撞计算的有限元模型,依据ASME RT-2:2014标准中提到的车辆碰撞速度和车辆状态条件,分析得出了吸能区碰撞过程的速度、加速度等的分布规律;最后,采用实际碰撞试验的方法验证吸能区的实际加速度数值,对比与计算模型的一致性.通过设计计算和试验研究,得出碰撞吸能区可满足美国地铁车辆标准的结论,可以进行产品的生产应用.     

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。     

撞击荷载下耗能装置缓冲吸能特性研究

在桥墩表面设置耗能装置可提高城市立交桥桥墩和高架桥桥墩抵抗车辆撞击的能力。通过对配置耗能装置桥墩试件侧向撞击的试验研究,分析了耗能装置缓冲、吸能效果及其对桥墩动力响应的影响。研究表明,设置合理的耗能装置能够降低撞击力,达到良好的缓冲效果;同时能够吸收部分撞击能量降低桥墩的动力响应。撞击力可降低49%,跨中受拉钢筋峰值应变可降低63%,跨中位移峰值可降低75.6%。     

机车车辆车钩缓冲装置及吸能装置的耐撞性研究

为了研究某机车车体结构的耐碰撞性能,基于仿真软件的工程应用,建立了详细有效的机车车辆车体结构非线性动力学有限元模型.其中,重点对机车车钩缓冲装置和吸能装置进行了详细的有限元模拟.并以装有车钩缓冲装置和吸能装置的机车以10 km/h速度撞击刚性墙为例,验证了该机车的耐碰撞性能.结果表明,该机车在碰撞过程中,车钩缓冲装置和吸能装置很好的发挥了其能量吸收作用,机车车体结构没有发生塑性变形.     

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.      

分析接触碰撞吸能结构的一种数值算法

采用虚拟接触载荷法研究弹塑性大变形的接触问题。提出了接触分析的计算程序，对碰撞吸能装置中常见的一种薄壳结构作了比较详细的数值计算。研究结果表明该计算方法原则简单，有较高的精度、收敛性和效率。     

基于神经网络的数据挖掘模型在吸能装置上的应用

针对传统有限元分析方法对机车车辆结构耐撞性计算效率低的问题,在已有仿真分析数据基础上,引入机器学习方法,对车辆关键结构的耐撞性以及碰撞安全性进行分析预测. 首先,建立基于神经网络的数据挖掘模型,在此基础上构建车辆关键结构的碰撞响应预测方法;其次,通过试验验证了防爬吸能装置有限元模型的正确性,以此模型为基础获得不同壁厚防爬吸能装置的碰撞响应仿真数据;然后,以吸能装置壁厚作为模型输入,不同壁厚所对应的位移、速度、界面力和内能等碰撞响应作为模型输出,将有限元仿真数据用于模型训练,优化后的数据挖掘模型的拟合优度在0.922以上;最后,为验证模型预测的准确性,将碰撞数学模型的预测结果与有限元仿真结果进行对比,速度、位移、界面力和内能的平均相对误差分别为7.10%、4.51%、6.20%和2.50%. 研究结果表明:基于神经网络构建的数据挖掘模型在保证精度的情况下,能很好地反映防爬吸能装置的碰撞特性,大幅降低了计算时间,提高了计算效率.      

列车吸能系统空行程对列车碰撞性能的影响

为研究列车吸能系统空行程对列车碰撞吸能的影响,以某地铁车辆为研究背景,分别采用一维能量分配方法及三维整车碰撞模拟仿真方法,建立碰撞有限元模型,进行一辆地铁列车以25 km/h小时速度撞击相同静止列车的分析计算,研究吸能系统空行程对整车碰撞吸能的影响.结果表明,吸能系统空行程越大,列车对车辆前端主吸能单元吸能能力要求越高,对头车二位端中间吸能单元吸能能力要求越低.     

虚拟样机技术在整车操纵稳定性分析中的应用研究

运用虚拟样机技术,可以大大简化机械产品的设计开发过程,大幅度缩短产品开发周期和降低开发费用,获得最优的设计产品。本论文应用ADAMS／View建立整车模型,并进行动力学分析,通过分析仿真结果,可以较全面的评价和预测整车的动力性能,同时可通过优化分析找到最优的设计参数值。     

预折叠蜂窝结构吸能特性仿真研究

通过引入周期性预折叠单元,提出一种新型蜂窝结构。建立了新型蜂窝结构有限元模型,采用显式动力学软件LS-DYNA对结构进行轴向压缩模拟,获得结构压缩响应与变形模式。结果表明：与传统结构相比,优化后的新型蜂窝结构其初始峰值力(PCF)下降24.9%,比吸能(SEA)提高12.6%,平均压溃力效率(CFE)提升40.9%,将周期性预折叠单元引入蜂窝结构中可有效改善传统蜂窝结构耐撞性能。     

钩缓系统在不同速度条件下各界面吸能特性研究

为研究钩缓系统在不同速度条件下的碰撞响应,以某6辆编组的地铁列车为平台,基于钩缓系统能量吸收能力和各界面的能量传递顺序,建立了五种不同速度的碰撞工况,研究各界面能量变化规律.计算结果显示:配有EFG3橡胶缓冲器钩缓系统的列车,在碰撞过程中各界面能量吸收较为平均,随着碰撞速度的增加,各界面的能量增长率也较为均衡,可有效缓解碰撞界面的冲击载荷.     

基于位移控制的可实现车钩碰撞精确解锁装置研究

为防止列车碰撞时车钩不能及时剪断,造成防爬齿非正常啮合而发生骑爬事故,研究了一种基于位移控制的可实现车钩碰撞精确解锁装置.首先介绍了解锁装置的构成和基本工作原理,并对解锁装置的关键参数进行了设计.然后通过有限元对理想情况的解锁过程及偏载情况下的解锁过程进行了仿真分析,验证了解锁装置可靠的解锁性能,最后对本装置的缩比试件进行落锤冲击试验.通过仿真和试验表明:位移控制的车钩解锁装置比传统剪切力控制的解锁装置能更精确的实现车钩解锁.     

基于位移控制的可实现车钩碰撞精确解锁装置研究

为防止列车碰撞时车钩不能及时剪断,造成防爬齿非正常啮合而发生骑爬事故,研究了一种基于位移控制的可实现车钩碰撞精确解锁装置.首先介绍了解锁装置的构成和基本工作原理,并对解锁装置的关键参数进行了设计.然后通过有限元对理想情况的解锁过程及偏载情况下的解锁过程进行了仿真分析,验证了解锁装置可靠的解锁性能,最后对本装置的缩比试件进行落锤冲击试验.通过仿真和试验表明:位移控制的车钩解锁装置比传统剪切力控制的解锁装置能更精确的实现车钩解锁.