基于显式有限元软件的地铁列车耐撞性研究

为了验证某型地铁列车的耐撞性能,根据该型地铁列车头车、中间车的车体结构、车体材料特性、总体布置和钩缓特性,利用显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立两列相同地铁列车碰撞的有限元模型。参考国内、外有关地铁、轻轨车辆耐碰撞设计规范及准则,对列车的碰撞过程进行数值模拟。研究结果表明,该型地铁列车的耐撞性能满足相关标准的要求。     

动车组行李架耐撞性分析及优化设计

现有列车行李架仅考虑静载荷要求,为了提升动车组列车行李架耐撞性,降低碰撞事故中乘员二次损伤的风险,开展250 km/h标准动车组列车行李架的碰撞特性研究和耐撞性优化设计。首先,基于LS-DYNA显式非线性有限元程序,建立动车组列车行李架有限元模型,仿真分析现有动车组列车行李架结构碰撞响应;其次,采用加宽安装座并在行李架端部加装蜂窝吸能结构和调整螺栓预紧力的方法对行李架耐撞性进行设计,对改进后行李架的碰撞响应进行参数分析;最后,以螺栓预紧力、蜂窝吸能结构压缩强度和托架拉杆厚度作为设计变量,以比吸能、位移和冲击峰值力作为设计目标,采用优化拉丁超立方试验设计获取样本空间,构建设计变量和设计目标的响应面近似模型,选用NSGA-II遗传算法对行李架进行耐撞性多目标优化设计。研究结果表明：现有动车组行李架结构碰撞后安装螺栓失效,行李和行李架掉落,存在对乘员造成损伤的风险;改进后的行李架在碰撞时沿安装座滑动并压缩蜂窝吸能结构,通过行李架与安装座的摩擦和蜂窝材料塑性变形耗散行李碰撞动能,行李未发生掉落;多目标优化设计后得到行李架耐撞性Pareto前沿,行李架在平衡解处具有更优异的耐撞性能,且优化与仿真...     

新型吸能装置的耐撞性分析

基于圆管的自由翻转提出了新型的能量吸收装置,采用显式有限元技术对新型吸能装置在轴向压缩下的翻转进行数值模拟,并对其能量吸收特性进行研究。通过与传统圆管的对比分析,表明这种新型吸能装置总体吸能效率显著高于传统的普通圆管。这种新型吸能装置能克服传统圆管翻转的缺点,在不需要夹具的情况下能够保持较长的有效压缩距离,具有良好的能量吸收特性。     

地铁头车车体耐撞性仿真分析

在分析国内外有关研究现状的基础上,根据国外有关轨道车辆耐撞性评估的准则、标准,提出评估地铁头车车体耐撞性的碰撞场景设计与条件,即:满载车辆以25km/h的初速度对撞同类型保持静止状态的头车时,车体及吸能结构所吸收的碰撞能量不小于1MJ,头车车体变形不大于100mm。同时,建立某型地铁头车车体对撞有限元模型,处理接触问题及边界条件,实现240ms碰撞过程的数值仿真,并分析车体的速度、加速度、变形、能量的变化趋势。通过对关键参数的仿真分析,评估地铁头车车体的耐撞性。     

密接式车钩弹塑性有限元分析

对引进的日本某公司的密接式车钩相互作用原理及接触关系进行了分析,对密接式前端车钩和中间车钩建立了非线性有限元模型。根据这2种车钩的拉、压静强度计算结果及车钩的受力状态,详细分析了2种工况下车钩钩体薄弱部位的应力应变水平及产生原因,为车钩结构改进设计提供了参考依据。     

地铁列车耐撞性仿真研究

参考国内外有关地铁、轻轨车辆耐碰撞设计规范及准则,利用Hypermesh和LS-DYNA有限元软件模拟了一列车以20 km/h的速度正面碰撞另一列相同的静止列车的碰撞过程。仿真模型中模拟了钩缓装置的力学特性以及车钩的失效和脱落现象。从乘客生存空间、纵向平均加速度等方面评价列车的耐撞性。研究结果表明,该型地铁列车的耐撞性能满足相关标准的要求。     

现代有轨电车车端系统配置及耐撞性分析

介绍现代有轨电车车端系统的组成及主要参数,以某有轨电车为例,从竖曲线、平面曲线、吸能行程、位置关系几个方面对车端系统各参数进行校验和优化。根据EN 15227-2008+A1-2010《铁路应用设施-铁路车辆车身防撞性要求》,计算列车以15km/h速度与1列相同编组的静止列车正面碰撞,以及列车以25km/h速度呈45°角撞击1个3t障碍物的2种碰撞情景下,列车碰撞过程中车体内能及动能、车辆速度及加速度等参数变化情况,验证车体的耐碰撞性和结构完整性,并对碰撞计算存在的不足进行探讨,提出建议。     

基于逐级吸能原理的地铁B型车耐撞性分析

基于逐级吸能原理,建立了地铁B型车的非线性大变形碰撞动力学有限元力学模型,应用LS-DYNA非线性大变形分析软件,对两列列车碰撞情形进行了数值模拟分析。研究结果表明:列车结构设计符合逐级吸能原理的要求,仅吸能装置和部分车体端部结构产生了塑性变形,客室结构区域纵向长度的最大变化值均小于其总长的1%,乘客的生存空间可以得到保障,且列车间不会发生爬车现象。     

高速列车用铝合金材料的耐撞性数值分析

利用有限元软件ABAQUS进行高速列车用铝合金材料的耐撞性数值分析.分析了钢和铝合金薄壁圆柱在轴向力作用下的动力学响应.所有的参数,如弹性模量,密度,屈服应力取自文献[6]中的试验数据,在相同的条件下,通过比较两者的数值结果验证了参数正确性和可靠性.碰撞能量一定,对应于不同的碰撞速度,比较了钢和铝合金薄壁圆柱受到的平均作用力,以及它们最后变形的塑性铰的个数.数值试验表明,在碰撞能几乎全部被吸收的情况下,对于不同的碰撞速度5、30、65、80m/s钢材薄壁圆柱比铝合金薄壁圆柱所受到的平均作用力大,变形后塑性铰的个数少.     

高速旅客列车耐撞性和乘员存活率

开发了一种可用台式工作站实现的分析列车耐撞性的计算方法。计算方法分为三个步骤,并通过给出每个步骤的计算实例对该计算方法进行了说明。     

新型无人驾驶地铁列车耐撞性研究

新型无人驾驶地铁列车为现代轨道交通智能列车的代表,对列车运行安全性,尤其是对列车的碰撞安全性具有较高的要求,是车辆设计的重点和难点。以新型无人驾驶地铁列车为研究载体,以列车耐撞性为研究目标,基于EN15227:2008标准要求,采用数值仿真分析方法对新型无人驾驶地铁列车耐撞性进行研究评估。研究结论为:列车在初始速度25 km/h下与一列静止列车发生碰撞时,车钩缓冲器、压溃管及防爬吸能装置可以将碰撞动能全部吸收,能够较好地缓冲撞击;列车爬车指标、乘员生存空间指标及减速度指标均满足标准要求,能够保护乘客安全。     

城市轨道交通列车车钩螺栓连接有限元仿真分析

以城市轨道交通列车车钩装置的高强度螺栓为研究对象,建立了整个车钩螺栓的三维装配模型。利用Abaqus软件建立了完整的、与实际相符的车钩螺栓接触非线性有限元仿真分析模型,并在模型中考虑了材料的弹塑性及接触非线性等因素。通过仿真分析获得了车钩螺栓的应力及应变大小,并分析比较了螺栓预紧力大小及金属垫片使用方案对车钩螺栓应力的影响。     

地铁列车司机室前端结构耐撞性研究

为研究地铁列车在重载条件下列车的碰撞响应,尤其是司机室前端破坏程度,基于EN 15227对地铁车辆碰撞的相关规定,建立了地铁列车碰撞有限元数值模型,根据列车不同的载荷状态和被动列车是否施加停放制动,给出了3种不同工况,研究地铁列车在超载状态与标准规定状态下的司机室前端损伤程度和车体结构的耐撞性。计算结果表明:当载荷作为唯一变量时,司机室前端在超员载荷下所被压缩的距离是标准条件下的5倍左右;而当初速和载荷为定量时,施加停放制动的被动车碰撞破坏更为严重,碰撞界面的车钩和防爬吸能装置均走完全程,被动车司机室前端的压溃区几乎达到吸能极限,若再次加大速度或载荷即会对司机的生存空间造成威胁,故有必要在碰撞标准中考虑超员工况的计算。     

机车吸能装置结构设计及其耐撞性研究

为了保证某电力机车吸能装置的吸能性能,基于LS-DYNA软件进行了碰撞仿真,经对比分析不同几何参数碰撞盒的吸能特性,找出最适合该机车的碰撞盒外形。然后基于不同碰撞速度,进行了碰撞盒的碰撞灵敏度分析,并对安装了由碰撞盒和钩缓装置组成的吸能装置的该机车进行整车碰撞仿真,结果表明该吸能装置具有较好的吸能性能。     

临界碰撞速度下的编组列车耐撞性研究

为了验证车辆在碰撞临界速度下的耐撞性,基于EN 15227-2008标准,对某编组列车进行碰撞仿真分析.碰撞速度设置为临界速度42 km/h,分为固定编组和重联编组2个工况.模型中考虑了钩缓装置和吸能装置的力学特性,通过车辆在碰撞过程中的速度、加速度、车体变形、能量变化等指标分析来验证车辆的耐撞性,并对2种编组形式的碰...     

列车收缩管吸能防爬器耐撞性研究

为提升列车车辆在偏心碰撞和倾斜碰撞场景下列车车辆的耐撞性,提出一种收缩管吸能防爬器.该吸能结构在碰撞过程中,其收缩吸能管和吸能座圆锥面产生摩擦作用,收缩吸能管产生径向收缩变形吸收冲击动能,提升非正心碰撞场景下列车吸能结构的吸能特性.采用准静态拉伸试验得到吸能管材料的本构模型,并通过台车冲击试验验证所建立有限元模型的有效...     

基于微分进化算法的列车吸能方管结构耐撞性多目标优化设计

采用正交试验设计方法及碰撞计算程序,得出了均匀分散并整齐可比的试验数据点.提出了利用无约束微分进化算法来构建不同的回归模型,并结合方差分析技术选出最优模型的方法,解决了传统单目标优化设计只能对其中一个目标进行优化和传统响应面法利用最小二乘得出回归模型过程中因矩阵奇异而导致拟合精度达不到要求的问题.采用动态调整控制参数策...     

一种双级式列车吸能防爬装置耐撞性分析

文章首先利用Hyper mesh软件建立了列车双级式吸能防爬装置的有限元模型,并基于该有限元模型对蜂窝结构强度对双级式吸能防爬装置耐撞性的影响进行了研究分析。结果表明,该吸能结构可以形成有序的变形模式。初始峰值力和平均撞击力随着蜂窝A强度或蜂窝B强度的增加而增加。该结构能量吸收量主要受蜂窝A强度影响,而蜂窝B强度则对初始峰值力有较大影响。     

基于动态J-C本构的轨道交通车辆新型切削式吸能装置耐撞性研究

针对国内对轨道交通车辆切削式吸能装置的研究大多单从数值仿真出发、缺乏与试验数据的对比、其仿真结果准确性有待探讨的现状,德国德累斯顿TUV SUD铁路股份有限公司铁道车辆测试中心率先对某新型AX-CE型切削式防爬吸能装置进行动态试验,得到其碰撞界面力、压缩行程随时间变化曲线,检验吸能装置的动态性能;采用显示有限元软件LS-DYNA详细建立AX-CE型切削式吸能装置的等效三维模型;采用Johnson-Cook动态热粘塑性材料本构模型、剪切损伤分离准则以及界面粘结-滑移混合摩擦模型,对高速切削吸能及切屑生成过程进行研究,并与试验进行对比分析,验证了数值仿真的正确性;分析了刀具前角、切屑圆心角、切削深度和切削速度等参数对切削式吸能过程的影响程度。研究表明,切削式吸能装置较现有吸能装置吸能特性更优,控制界面力峰值更强;切削深度和切屑圆心角对界面力和吸能的影响显著,刀具前角及切削速度对其影响则较小。