轨道车辆被动安全系统及其模块化研究

摘要

随着现代社会对旅客运行安全的高度关注，基于被动安全防护技术的轨道车辆耐撞击设计成为十分重要的研究课题。本论文在总结国内外对耐撞击城市轨道车辆研究的基础上，运用非线性有限元仿真技术对耐撞击车体结构的被动安全防护系统以及耐撞击车体的模块化设计进行了深入的研究和探讨。 论文首先介绍了耐撞击车辆上的高能量吸收元件，基于非线性有限元技术，运用MSC.PATRAN软件对拟使用于城市轨道车辆上的破裂型吸能防爬器建立了非线性有限元模型，运用MSC.DYTRAN软件进行了碰撞仿真分析，得到了其在高速冲击下的动态响应和能量吸收情况，并较真实地模拟了吸能元件在高速冲击下的破坏撕裂过程。在此基础上，论文结合耐撞击城市轨道车辆的设计标准，自行设计了耐撞击头车车体结构，并利用有限元软件对该头车的耐撞击被动安全防护系统进行了碰撞仿真分析，得到了较为理想的防护效果。最后，在轨道车辆动车组头车的耐撞击结构设计的基础上，探讨了应用模块化技术进行耐撞击车辆结构模块化划分的设计思路与方法。并且以某城市轨道车辆头车为例，通过应用有限元法对耐撞击车辆的模块化结构进行的计算机仿真，验证了轨道车辆耐撞击结构模块化设计的可行性。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题研究的工程背景

1.2国内外车辆被动安全技术的研究状况

1.3转道车辆被动安全技术的最新发展及其应用

1.4本文的研究内容

第2章轨道车辆碰撞安全理论基础及关键技术

2.1碰撞问题的基本控制理论

2.2碰撞问题的求解方法

2.2.1理论分析

2.2.2实物试验

2.2.3车辆碰撞的计算机模型

2.3碰撞问题的有限元分析技术

2.3.1有限元方法介绍

2.3.2MSC/DYTRAN的碰撞有限元算法

2.4运用MSC/DYTRAN进行瞬态有限元分析的关键技术问题

2.4.1碰撞接触问题

2.4.2材料本构关系

2.4.3沙漏控制

2.4.4时间步长控制

2.5本章小结

第3章轨道车辆吸能元件碰撞仿真分析

3.1轨道车辆吸能装置概述

3.2吸能装置性能的评价及设计参数

3.3破裂型吸能防爬器的设计研究及有限元分析

3.3.1防爬器的简单介绍

3.3.2破裂型吸能装置简介

3.3.3金属撕裂的理论基础

3.3.4破裂型吸能结构的仿真计算

3.4本章小结

第4章基于被动安全防护系统思想的耐撞击轨道车辆碰撞仿真分析

4.1引言

4.2耐撞击车辆设计思想

4.2.1耐撞击车辆的被动安全防护系统

4.2.2耐撞击车体的纵向刚度

4.3具有被动安全防护系统的耐撞击车辆碰撞仿真分析

4.3.1轨道车辆被动安全防护系统设计理念和设计要求

4.3.2耐撞击头车碰撞数值仿真

4.4本章小结

第5章轨道车辆耐撞击车体结构模块化设计研究

5.1耐撞击车体模块化设计思路及关键技术

5.1.1轨道车辆车体结构的模块化设计

5.1.2轨道车辆耐撞击车体的模块化设计

5.1.3模块化设计的关键技术

5.2模块化设计实例

5.2.1吸能结构模块的划分

5.2.2吸能结构模块的仿真分析

5.3本章小结

第6章结论与展望

6.1本论文研究工作总结

6.2后续研究的探讨与展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果