轨道车辆新型组合结构吸能装置耐碰撞性分析

为保证列车碰撞时车体次要部位或附加装置尽可能多地吸收撞击能量,减少财产损失和人员伤亡,提出组合结构吸能装置的设计思想.根据耐撞性车体吸能装置设计原理,设计出不同截面形状管的组合结构吸能装置.利用ANSYS/LS-DYNA对其分别进行动态仿真,研究其吸能特性,并取其最优方案与试验结果进行对比,从而验证仿真模型的正确性.通过对原始设计方案外箱板的截面形状和吸能管的端部结构加以改进,设计出两种新型的组合结构吸能装置.仿真分析结果表明,结构的截面形状对整个装置的吸能特性有较大影响,改变结构的截面形状可以有效调节碰撞界面力峰值和均值载荷,改进后的吸能装置耐撞性综合指标更优。     

泡沫铝部分填充薄壁梁弯曲吸能特性研究

为了研究泡沫铝填充帽型薄壁梁横向弯曲时的吸能特性,建立了泡沫铝填充双帽型薄肇粱的有限元模型,采用非线性有限元软件LS-DYNA进行了横向弯曲工况下的仿真.首先进行了空心帽型薄壁梁和泡沫铝填充帽型薄壁梁的横向弯曲仿真,分析了材料参数、几何参数对其比吸能(单位质量吸收的能量)的影响;然后为降低结构重量并保持薄壁梁吸能效果,对部分填充泡沫铝薄壁梁进行了横向弯曲仿真,考察了不同泡沫铝填充长度对结构吸能特性的影响.研究结果表明:填充泡沫铝后,帽型薄壁梁在横向弯曲中吸能特性有明显的改善;在吸收相同的能量时,泡沫铝填充薄壁梁的质量要比空心薄壁梁的质量少.     

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.     

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.     

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。     

运用MSC Dytran分析轨道车辆结构的被动安全性能

为满足城市轨道车辆的被动安全设计的要求,运用MSC Dytran软件对某城市轨道车辆头车的耐碰撞性能进行仿真,经过改进设计得到满足车辆运用要求的吸能结构,分析结果表明车辆耐碰撞设计思路是可行的.     

周向约束对泡沫铝陶瓷复合结构抗弹性能的影响

目前研究人员获得了陶瓷/金属、陶瓷/纤维等复合结构抗弹性能受周向约束影响的大量成果,但尚未针对泡沫铝陶瓷复合结构受周向约束影响特性开展相应研究工作.本文基于试验与数值仿真手段,开展了周向约束对泡沫铝陶瓷复合结构抗弹性能的影响研究,结果表明:周向约束是泡沫铝陶瓷复合结构损伤破坏模式的重要影响因素,对陶瓷板、泡沫板施加周向约束能限制陶瓷板裂纹扩展,增加抗侵彻阻力,有利于增加复合结构的吸能作用,提高复合结构抗弹性能.     

高速轨道列车防撞箱耐撞击特性仿真与优化

为了提高高速轨道列车的安全性,为其头车的主要吸能装置——防撞箱设计较为理想的结构,采用MSC Patran建立防撞箱的有限元分析模型,运用MSC Dytran仿真其耐撞击特性.通过比较分析仿真结果,对防撞箱设计方案予以多次改进,得到综合性能较为理想的方案.     

泡沫铝填充在轿车B柱中的侧面耐撞性研究

为了提高轿车侧面耐撞性,设计耐撞性能强的B柱成为主要课题之一.目前的优化方法很难将B柱侵入量和侵入速度同时控制在理想范围内.因此,提出泡沫铝材料填充在汽车B柱内代替B柱加强板的方法,缓冲侧面碰撞冲击.通过建立泡沫铝有限元模型与材料特性分析,确定仿真泡沫铝主要材料参数.进而根据中国新车评价规程C-NCAP要求,建立轿车整车侧面碰撞有限元模型,采用LS-DYNA软件进行仿真分析.结果表明,泡沫铝填充后的B柱侵入量和侵入速度都有明显降低.泡沫铝材料塑性变形和整体弯曲变形能够吸收1.51kJ的能量,是B柱加强板的3倍.填充泡沫铝前后仿真结果表明,轿车B柱填充泡沫铝是一种提高轿车侧面耐撞性的方法.     

侵入物高速撞击下铰链式动车组的安全性

为探究侵入物高速撞击下铰链式动车组的安全性,在实物三维扫描重构的基础上,构建一种新的活体三维有限元层叠模型,并在LS-DYNA中进行摆锤侧面碰撞分析验证;通过铰链式动车组与活体在110 km/h速度下的碰撞仿真计算,讨论动车组运行的安全性以及吸能装置的可靠性.结果 显示:活体的有限元层叠模型既能保证计算精度,又能提高计算效率;在110 km/h的碰撞速度下,车体加速度为0.117g,轮对抬升量为0.238 mm,车钩每5 m长度的压缩量最大约为1.89 mm.各项指标都低于EN 15227标准,动车组行车安全性没有受到影响,吸能装置也能可靠工作.     

基于列车碰撞平台的不同编组长度碰撞分析

为了研究不同编组长度列车的碰撞响应结果,本文基于翟方法,建立了列车一维纵向碰撞仿真平台,将相同编组列车有限元仿真得出的速度和能量等碰撞响应与一维纵向碰撞平台的结果进行对比,验证了一维纵向碰撞仿真平台的准确性.在此基础上,基于该平台,以车辆的速度、加速度以及吸收的能量作为分析指标,研究主动列车与被动列车在相同编组与不同编...     

高速列车司机室三明治板的耐碰撞性能仿真

为验证高速列车司机室三明治板的被动安全设计是否符合要求,参照UIC 651标准运用MSC Dytran软件对某高速列车司机室三明治板的耐碰撞性能进行仿真,分析碰撞后三明治板的变形、应力、能量吸收以及弹头的速度曲线,表明司机室三明治板的耐碰撞结构能满足设计要求.     

Multiobjective optimization design for vehicle occupant restraint system under frontal impact

Occupant Restraint System (ORS) can effectively protect passengers from severe injury in vehicle collision, thus its design signifies a key issue in automobile engineering. To ensure a high safety rating, e.g. five or at least four stars in the European New Car Assessment Program (Euro-NCAP) rating system, which has been widely used to rate the different vehicles from different manufacturers, design optimization becomes essential. Nevertheless, the effectiveness of conventional mathematical programming methods directly integrated with numerical simulation and sensitivity analysis for optimization is of limited practical value, due to high complexity of structures, nonlinearity of materials and deformation involved. To address the issue, this paper combines a Kriging (KRG) model with Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) for vehicle ORS design. The ORS design of a 40% Offset Deformable Barrier (ODB) frontal impact test with the collision speed of 64 km/h is exemplified for the presented method. The results show that the KRG model can well predict the ORS responses for the design. Finally, the optimum result is verified by using sled physical tests. It is found that the ORS performance can be substantially improved for meeting product development requirements through the proposed approach.     

汽车碰撞预警主动安全预测方法

汽车主动避撞系统的研究主要是为了能够提前对汽车碰撞做出预警及自动处理,有效抑制交通事故的发生。文中开展基于摄像头、激光雷达、车间通信的车辆防碰撞预警关键技术研究,提出了一种适用于智能车超车换道阶段的基于TTC和冲突概率估计的碰撞概率主动安全预测算法。综合考虑时间域和超车距离等条件的约束,建立车辆超车换道最小安全距离模型;依据超车行为约束条件,提出碰撞时间与碰撞概率的公式(TTC);同时引入多元高斯分布的概率密度函数,用冲突潜在领域表示潜在冲突的可能性大小,建立了两车潜在冲突区域重合的概率密度计算模型。在1∶10模拟赛道仿真平台上对所提方法进行了模拟测试,其对4辆智能车200次的同向及反向接近预警警报和紧急警报的准确率均为100%,从而验证了该方法的有效性。     

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.     

基于汽车爆胎时主动安全控制仿真系统设计研究

设计了一种爆胎应急主动安全制动系统,根据爆胎产生的附加横摆力矩建立了模糊控制模型的,针对发生爆胎的车辆通过自动制动将车速降低至安全范围直至车辆停住。辅助爆胎车辆实现安全停车,以防车辆失控,主动安全控制系统以实际爆胎及车辆运动状况为依据通过向车辆施加平衡力矩实现运动轨迹的纠偏控制过程。系统装置的模拟试验结果表明这种主动安全控制策略的可行性,它可确保爆胎车辆在较短时间内减速至安全车速并按原轨迹行驶,以确保爆胎车辆行驶的稳定性。     

基于行人保护FLEX-PLI腿型的车辆前结构改进分析

欧盟新车评价规程Euro NCAP中的TRL腿型验算即将被FLEX-PLI腿型验算替代，所以针对前者开发的某款车型在使用新标准验算时不能得到满分。运用计算机仿真对该车型前端结构进行改进：去除前保险杠吸能泡沫；重新设计W形结构的下腿部保护横梁，在碰撞点对应位置增加与FLEX-PLI腿型宽度相同的加强筋，加大下腿部保护横梁与前保横梁的距离；改进导风板局部结构。对改进后前端结构进行FLEX-PLI腿型验算，达到得分为满分的目标。