城际动车组车钩方案及碰撞能量吸收配置

文章介绍了城际动车组车钩缓冲装置的特点,并分别对前端全自动车钩缓冲装置、中间半永久车钩缓冲装置的主要结构型式、主要参数、作用原理,以及车钩的吸能能力等进行了详细说明;通过建立一维多体动力学模型,对列车分别以5km/h、15km/h、25km/h速度进行撞击时各车钩缓冲装置的车钩力等关键参数进行了分析计算,结果满足设计要求。     

参数化列车碰撞平台的动力学建模与仿真

轨道车辆的设计过程中,有限元碰撞仿真方法建模复杂、修改周期长.为快速计算准确的列车碰撞响应,基于车辆-轨道耦合动力学理论,使用Matlab程序语言,建立参数化列车碰撞平台.根据实际参数,将车辆实体模型转化为数学模型,将连续轨道模型离散为弹性点支承模型;基于Hertz接触理论,使用向量法建立轮轨相互作用模型;将车钩缓冲装置、吸能防爬装置和悬挂装置的力学特性转化为非线性迟滞特性数学模型;采用修正双步长显式积分算法对参数化模型进行时域求解.将有限元仿真结果与参数化仿真结果在速度、加速度以及最大轮对抬升量方面进行对比,结果表明,两种模型的速度变化趋势相同,加速度绝对误差小于1m/s2,轮对抬升量峰值相对误差1.67％,各项指标的相对误差保持在10％以内,对参数化列车碰撞平台的准确性进行了验证.研究结果为揭示列车碰撞后的响应机理建立了仿真基础,为轨道车辆的耐撞性设计中参数的选定提供了一定的理论支撑.     

抗冲击性能要求下一种新型夹心板的设计研究

防护板在舰船上的应用非常广泛,它对于提高舰船抵抗水下爆炸冲击波载荷性能、抗碰撞冲击性能等都具有重要作用.文中利用薄壁圆管的吸能特性设计了离散型和紧密型圆管夹心板,使用大型非线性有限元软件MSC.Dytran建立水域、炸药及防护板的三维有限元模型,并进行水下爆炸数值仿真计算,从板的吸能能力、加速度响应、变形量三个方面分析了两种夹心板和普通平板在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能,仿真计算结果表明离散型夹心板的抗爆性能优于紧密型夹心板和普通平板.     

机车车体非正面碰撞吸能装置仿真研究

针对车辆的碰撞事故,需设计安全的吸能装置。吸能装置是提高机车车体耐碰撞性能的关键部件,为保证运行车辆安全,建立耐碰撞车辆数学模型,进行碰撞仿真分析,确保车体具有良好碰撞性能。利用显式有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,分析了薄壁结构吸能装置对其碰撞性能的影响,找出了薄壁结构在非正面碰撞时的规律。对安装了由薄壁结构组成的吸能装置的某型机车车体进行了非正面碰撞仿真,仿真结果得到机车车体碰撞过程的能量—时间历程,表明结构吸能装置具有良好的吸能作用。     

泡沫铝填充薄壁圆管吸能特性优化

为获得最大比吸能(Specific Energy Absorption, SEA)的泡沫铝填充薄壁圆管结构,以动态显式有限元分析为基础,结合响应面法(Response Surface Method,RSM),建立结构的SEA优化函数;利用MSC Dytran进行碰撞仿真,得出薄壁构件的SEA随构件薄壁厚度和截面直径变化的规律;以最大SEA为优化函数,对泡沫铝填充薄壁圆管的直径和壁厚进行优化. 轨道列车吸能装置的实际应用表明,该方法在降低吸能装置质量且优化模型不超出原模型最大压缩力的条件下,可以提高结构的变形能和SEA.     

不同轴截面薄壁筒在轴向冲击下吸能特性研究

针对目前飞行器坠撞安全性问题研究,要减缓碰撞时的冲击载荷和耗散能量,以薄壁筒结构为研究对象,采用非线性有限元理论建立计算模型,采用显式动力学算法进行数值仿真。利用非线性有限元软件ABAQUS仿真了不同轴截面的薄壁筒在受轴向冲击下的变形,通过比较四种薄壁筒在受轴向冲击下的压溃力峰值、平均压溃力及比吸能研究其吸能特性,并与相关的理论解进行了对比。结果表明：冲击动能相同条件下,无论从比吸能方面还是从压溃力峰值方面来考虑,轴截面为梯形的薄壁筒的吸能特性优于轴截面为矩形的薄壁筒;从乘员的安全角度考虑圆台做吸能结构吸能是方台的1.5倍,而压溃力峰值只有方台的75.3%。     

基于Adams的列车碰撞三维动力学模型和仿真

为研究列车碰撞性能,用Adams创建由车体、车钩缓冲装置、端部吸能结构、防爬器、转向架和轮轨力等组成的单节车厢三维动力学模型,并创建6节车厢列车的三维动力学模型,模拟列车以15 m/s的速度与2节静止车厢碰撞的过程.通过分析各节车厢的速度、加速度和每个车钩缓冲装置的相对偏移量在碰撞过程中的变化情况,重现列车碰撞过程,进而分析影响列车垂向爬车和横向屈曲稳定性的因素.仿真结果表明,碰撞过程中每个车钩缓冲装置的相对偏移量和列车各节车厢的加速度最大值均沿列车运行向不断变小;列车前三节车厢的垂向爬车和横向屈曲最严重,转向架发生出轨现象.     

基于LS-DYNA的汽车保险杠碰撞仿真研究

以显式动态有限元理论为基础,对汽车保险杠的碰撞进行了计算机仿真研究.作者根据台车碰撞试验对汽车吸能装置的要求及设计的汽车保险杠的结构尺寸,用Pro/ENGINEER建立了碰撞体及保险杠的仿真模型,用ANSYS对模型作了前处理,调用LS-NYNA 求解器ls970进行了求解,最后用LS-PREPOSTD作了后处理,并对仿真结果进行了分析.通过仿真可预测出汽车保险杠发生碰撞时受力、变形和吸能情况,从而为保险杠的优化设计提供了依据.     

密接式车钩冲击连挂过程仿真研究

根据车辆的动力学相关理论,运用ADAMS软件建立了密接式车钩冲击连挂三维模型,在运动车钩以15km/h的速度冲击静止车钩的情况下,对密接式车钩冲击连挂过程以及其连挂时间进行了仿真研究。仿真结果表明:在15km/h的冲击速度下,运动车辆冲击静止车辆能够顺利连挂成功,且连挂时间为49ms。     

汽车前保险杠缓冲吸能结构低速碰撞仿真分析

在低速碰撞中对某车型的汽车保险杠进行仿真分析,对保险杠模型进行简化,利用HyperMesh建立有限元模型,再提交给LS-DYNA进行计算,使用HyperView对碰撞结果进行处理得到相关响应参数,并对响应参数进行结果分析,进而确定在汽车保险杠发生低速碰撞时其最主要吸能的部件以及吸能部位的响应特性,为保险杠设计提供理论基础。     

基于材料与结构一体化的车辆吸能结构碰撞仿真

从车辆耐撞结构和吸能材料两方面入手,基于材料与结构一体化思想,利用数值仿真技术研究某高速动车被动安全性问题.设计5种适用于高速动车的吸能结构,分别为普通双层吸能管结构,3种端部带有不同薄弱环节的双层吸能管结构和泡沫铝材料夹心双层吸能管结构;利用PAMCRASH软件,分别将5种不同吸能结构安装到整车上进行相同编组对撞试验仿真;针对碰撞仿真结果评价车辆的整体被动安全性,并通过各工况结果的对比分析找出最优吸能装置.结果表明:泡沫铝夹心吸能装置在加速度和逃生空间评价指标中表现最好,在以后的吸能结构设计中可适当采用.     

桥梁复合材料防撞护舷的结构设计

采用有限元法对某3 000 t船舶与桥梁防撞护舷碰撞的动力学特性进行分析.通过将护舷试样的碰撞试验与有限元计算结果进行对比,完善该防撞护舷的有限元模型,使其更可靠.用ANSYS/LS DYNA模拟3 000 t船舶撞击3种不同护舷（D型、圆环型和板型）的过程.不同护舷吸能结果表明：对于D型护舷,船舶会碰到桥墩,失去作用;对于板型护舷,船舶变形严重;圆环型护舷的效果最好.     

动车组明线运行速度提高对空调工作的影响

为研究列车运行速度提高对空调工作的影响,采用三维定常不可压缩k-ε湍流模型,对不同运行速度下4辆编组的某新型动车组明线运行的空气动力学特性进行仿真,分析在不同运行速度下客室和司机室的空调冷凝器进、出口表面压力变化规律,预测冷凝风机通风量随列车运行速度提高的变化规律。计算结果表明:随着运行速度的提高,动车组车体表面和冷凝器进出口表面压力逐渐降低,冷凝器进、出口压差基本呈降低趋势,头车司机室和客室的前通风机通风量逐渐降低,尾车司机室和客室的后通风机压差为负且绝对值逐渐增大,说明通风机通风量逐渐提高。     

X形夹芯激光焊接夹层板碰撞性能分析

基于传统加筋板架设计出一种新的能量吸收单元——X形夹层板,用Dytran分析X形夹层板在低速冲击载荷作用下的碰撞损伤特性;通过分析结构的极限撞深、碰撞力及能量吸收等结果,与传统加筋板进行比较分析,评估夹层板的耐撞性能;同时分析不同结构型式和结构尺寸参数(蒙皮板厚度、夹芯层壁厚、夹芯层高度及夹芯层的夹角等)对夹层板结构耐撞性能的影响.     

高速动车组强耦合模型的分布式滑模控制策略

高速动车组是由多节车辆与钩缓装置链接而成的复杂系统. 将钩缓装置等效成弹簧 ? 阻尼器系统, 分析动车组运行过程中钩缓装置对相邻车辆作用的动力学机理, 明确作用方式, 建立高速动车组的强耦合模型. 根据列车模型动力或制动力输入的分散特征, 设计分布式神经网络滑模控制策略, 对高速动车组进行速度跟踪控制. 为减小速度跟踪过程中未知因素对高速动车组控制精度的影响, 利用列车历史运行数据, 采用历史工况数据中心对当前控制律输出进行补偿以提高控制精度与实用稳定性. 采用高速动车组运行仿真平台的仿真实验结果表明, 该建模方法较以往多质点模型更能体现高速动车组运行特性, 且采用补偿规则的控制策略优于传统控制效果.     

高速列车车体端部防撞装置拓扑优化设计

针对高速列车的被动安全性,基于大变形碰撞仿真理论,用PAM CRASH进行碰撞仿真,用OptiStruct对车体端部防撞装置进行拓扑优化,从而完成防撞装置的轻量化设计.结果表明：在保证防撞装置结构稳定性的同时,最大撞击力减小23%,质量减轻33.6%,达到提高车辆被动安全性的目的.     

The effect of touch-key size on the usability of In-Vehicle Information Systems and driving safety during simulated driving

Investigating the effect of touch-key size on usability of In-Vehicle Information Systems (IVISs) is one of the most important research issues since it is closely related to safety issues besides its usability. This study investigated the effects of the touch-key size of IVISs with respect to safety issues (the standard deviation of lane position, the speed variation, the total glance time, the mean glance time, the mean time between glances, and the mean number of glances) and the usability of IVISs (the task completion time, error rate, subjective preference, and NASA-TLX) through a driving simulation. A total of 30 drivers participated in the task of entering 5-digit numbers with various touch-key sizes while performing simulated driving. The size of the touch-key was 7.5 mm, 12.5 mm, 17.5 mm, 22.5 mm and 27.5 mm, and the speed of driving was set to 0 km/h (stationary state), 50 km/h and 100 km/h. As a result, both the driving safety and the usability of the IVISs increased as the touch-key size increased up to a certain size (17.5 mm in this study), at which they reached asymptotes. We performed Fitts' law analysis of our data, and this revealed that the data from the dual task experiment did not follow Fitts' law.     

地铁车辆耐撞性分析及多级能量吸收系统的验证

为研究地铁头车的耐撞性及其多级能量吸收系统设计的合理性,建立能够反映真实情况的头车用半自动车钩及其剪切装置模型.利用PAMCRASH软件,参考EN 15227标准,设定模拟运营工况,计算头车与刚性墙撞击工况,得到该车吸能结构的变形模式和最大吸能量;然后计算两头车对撞工况,从逃生空间、撞击力和加速度等方面评价车体的耐撞击性.计算结果表明该地铁头车耐撞击性能良好,多级能量吸收系统设计合理.