吸能列车与障碍物撞击过程的研究和分析

根据第二类Lagrange方程,导出轨道列车撞击动力学微分方程;对吸能列车与障碍物发生撞击事故的过程进行模拟;分析在撞击过程中各车辆产生塑性变形的程度、列车及各车辆的吸能情况以及参与产生塑性大变形的车辆数;确定出车辆间的撞击力、撞击作用时间、以及各车的速度、加速度等一系列参数.研究结果为设计耐冲击吸能车辆及如何减少列车碰撞事故造成的损失提供科学依据.     

车辆薄壁结构撞击吸能特性研究

对6种具有代表性的吸能结构进行了撞击分析，得到了不同的吸能结构在受到撞击时的变形模式，吸能量大小及冲击力在等一系列参数，并分析各种吸能结构特性的优劣，为耐冲击吸能车体的实体碰撞数值模拟奠定基础。     

列车撞击动力学建模研究

对列车撞击使车体结构产生弹塑性变形的机理进行了理论分析，应用多质点系统动力学理论和Ｌａｇｒａｎｇｅ方程成功地导出列车撞击动力学模型，并采用有限单元法建立了车体结构动力学模型，从而为研究列车在撞击过程中的规律和车体结构动态响应分析奠定了理论基础。     

列车端部吸能装置稳态阻抗力优化设计

为了对列车端部吸能装置的稳态阻抗力进行优化,对列车纵向碰撞模型加以改进,以此为基础,研究吸能装置实际吸能量与其稳态阻抗力的关系。发现吸能量随着阻抗力增大呈现先增大后减小的趋势,且吸能装置在碰撞结束时恰好用尽全行程的情况下其实际吸能量达到最大值。为了确定此时的阻抗力,通过动力学分析推导其理论最优阻抗力。以某列车在不同场景下对撞为例,计算发现各场景下吸能装置采用理论最优解时的吸能量均为各自对照组中的最大值,并对数值设计的可靠性进行验证。     

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。     

有轨电车防爬吸能装置斜向撞击障碍物仿真分析

有轨电车在近些年因其诸多优点在众多城市得以兴建和运营,但因无独立路权等原因,有轨电车易与社会车辆等障碍物发生碰撞,斜向撞击即是典型的一种碰撞场景。防爬吸能装置能够吸收有轨电车碰撞的能量,对降低财产损失和人员伤亡具有重要现实意义。文章针对有轨电车防爬吸能装置斜向撞击障碍物试验实施难度大的问题,根据欧盟标准EN 15227:2008+A1:2010中对C-Ⅳ车辆碰撞场景3的要求,采用非线性显式动力学方法,利用通用有限元分析软件对有轨电车防爬吸能装置斜向撞击3 t可移动障碍物过程中的整体变形、吸能特性以及局部塑性应变进行了仿真分析。分析结果表明,该防爬吸能装置能够有效吸收碰撞能量,其弹性和塑性吸能最大位移均在设计行程范围内,防爬梁无局部断裂并脱落的风险,且变形后未与车体主结构发生干涉。因此,配置该防爬吸能装置的有轨电车能够满足EN 15227:2008+A1:2010中对C-Ⅳ类车辆碰撞场景3的吸能需求。     

轨道交通列车前端吸能结构碰撞研究

利用LS-DYNA软件建立列车前端吸能结构的有限元模型,通过仿真分析对试验台车吸能结构进行优化以及试件材料选择;通过受力对比分析确定整车模型与试验台车模型对于吸收结构碰撞试验的一致性。台车吸能结构碰撞试验结果及其分析表明:利用台车吸能结构碰撞试验可以替代整车碰撞试验,用于验证列车前端吸能结构设计的合理性。采用仿真分析与台车试验相结合的方法,对列车端部吸能结构的耐碰撞性能进行验证,可以有效地压缩设计与试验的成本和周期。     

建造列车撞击模拟动模型试验装置的可行性分析

阐述了建造我国列车撞击模拟动模型试验装置的重要性、必要性及可能性，并对应用该试验装置进行的研究内容作了详细讨论。     

地铁列车吸能装置吸能原理的仿真研究

利用显式有限元软件Ls—DYNA建立了薄壁结构轴向切割过程的三维有限元模型,对其吸能过程进行了仿真,分析了刀具的数量、薄壁结构的壁厚、外径等对吸能特性的影响。研究结果表明,薄壁结构吸收的能量、界面力与刀具的数量、薄壁结构的壁厚成正比,与薄壁结构的外径关系不大。     

基于显式有限元的高速列车吸能装置吸能原理研究

吸能装置是提高高速列车耐碰撞性能的关键部件。首先阐述了金属切削数值仿真的关键技术,包括材料的本构模型、切屑与工件的分离、切屑与刀具的接触和摩擦等。然后利用显式有限元仿真了薄壁结构被轴向切削时刀具的前角、切屑的厚度和宽度等对其吸能特性的影响。提出薄壁结构轴向切削吸能和轴向压缩吸能的组合作为吸能装置的吸能原理。分析结果表明,该吸能原理是一种非常理想的碰撞能量耗散模式。     

列车多体耦合撞击分析

设计了耐冲击吸能车体,其前端司机室控制台前端和尾端为塑性大变形区域,中间载客区为弹性小变形区域。建立轻轨列车的等效简化模型。对实际模型和简化模型在同样工况下进行了撞击计算,结果显示等效模型和简化模型的变形过程相似,力—位移曲线也基本相同。在简化的轻轨车模型基础上,模拟6辆编组的轻轨列车以25km.h-1速度撞击一列静止的轻轨列车,得到各辆车的动力学响应。计算结果显示,车辆与车辆之间发生了多体耦合撞击,每辆车都产生了塑性变形,其中头车前端塑性变形较大。     

地铁列车连挂碰撞仿真及吸能特性分析

为研究地铁列车冲击碰撞情景和吸能元件特性,依据列车动力学理论,用动力学软件对地铁列车冲击碰撞工况进行了仿真计算,模拟了缓冲器、压溃管和防爬吸能装置等吸能元件在冲击中的力学特性。以某型地铁车辆为例,计算了几类常见冲击工况,并研究了轮轨摩擦系数和车钩接触刚度对列车冲击碰撞过程的影响。     

吸能装置对列车碰撞能量吸收的影响研究

为研究附加式吸能装置载荷-位移关系曲线的不同形式对轨道列车碰撞动能吸收效果的影响,建立了2列8编组列车一维碰撞多刚体动力学模型,并对其进行计算分析。结果表明,在具有相同设计吸能容量的前提下,将吸能装置的载荷-位移关系曲线设计成等梯度多段形式或具有一定正斜率的形式,比将其设计成单一定常型的形式吸收更多的碰撞动能;载荷-位移曲线斜率越大,吸收的能量越多。此外,研究了三节金属翻卷圆管在轴向压缩下的载荷-位移关系,发现在一定设计参数下,载荷-位移关系曲线近乎等梯度的两段形式;同时,圆管的冲程效率为76.5%,达到理论冲程效率(80%)的95%以上,证明三节金属翻卷圆管具有良好的可变形能力和吸能能力。     

出口伊朗车吸能车体设计及撞击分析

针对出口伊朗客车的结构特点，进行吸能结构设计，解决了吸能结构设计中存在的技术问题，并利用ANSYS／LS-DYNA3D软件进行撞击数值模拟计算。     

列车碰撞冲击吸能计算与试验方法研究

针对精确评价列车被动安全吸能防护能力问题,结合不同类型吸能装置的特性,系统分析了国内外相关标准、计算公式和试验方法,发现目前以能量值为考核指标、忽视冲击车与被冲击车质量及冲击速度的评价方法存在较大误差,同时对合理的冲击试验方法提出了建议。     

城际动车组车辆防爬吸能装置性能研究

根据城际动车组车辆参数,介绍了防爬吸能装置设计结构及吸能原理。通过列车碰撞仿真计算和分析,验证了防爬吸能装置在列车碰撞过程中具有良好的防爬性和吸能性,对列车被动安全有着积极的防护作用。     

高速列车车体前端吸能结构的碰撞仿真与试验

专用吸能装置的设计是高速动车组车辆安全防撞系统的核心。本文依据DIN EN15227中规定的C-I类车辆碰撞要求,开发研制了国产标准动车组端部专用吸能装置,并对其进行碰撞仿真分析和台车碰撞试验。仿真分析与撞击试验结果基本吻合,结果表明:该专用吸能装置的压缩变形稳定且有序可控,撞击平台力为2 000 kN左右,主吸能元件压缩变形率最小可达70%,可耗散冲击动能1.85 MJ,其吸能特性满足设计需求。     

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。     

高速列车撞击盾构隧道的混合多尺度动力分析模型

列车脱轨会对隧道结构产生重大损害,为此提出一种在保证计算精度的前提下能大幅度提高计算效率的列车撞击盾构隧道混合多尺度动力分析模型,以降低列车脱轨事故的潜在风险。首先,建立考虑管片接头效应的常规非多尺度模型及2种单一多尺度模型（同类型单元粗细网格耦合多尺度模型和不同类型单元壳-体耦合多尺度模型）,通过3种模型的管片静力学试验结果对比分析,验证2种单一多尺度模型的适用性;然后,将2种单一多尺度模型结合成混合多尺度模型,应用于列车撞击盾构隧道动力分析中,并与采用常规非多尺度模型的计算结果进行对比。结果表明：在静力荷载下,2种单一多尺度模型在位移、应力及损伤面积的分布规律上与常规非多尺度模型一致,计算值误差均在3.5%以内,且计算时间缩短了50%左右;在撞击荷载下,混合多尺度模型与常规非多尺度模型计算所得的管片位移和拉压损伤发展规律一致,但混合多尺度模型计算数值偏大,除拉伸损伤面积误差为8.56%外,其余结果误差均在5%以内;混合多尺度模型在保证计算精度的前提下,将计算时间缩减了62.4%,为类似问题提供了更为高效的解决方案。