城軌車輛耐碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其乘員安全數(shù)字仿真研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來我國(guó)城市軌道交通建設(shè)突飛猛進(jìn)，城市軌道交通完成的運(yùn)量在公共交通運(yùn)量中的比例越來越大，其安全性也越來越受到重視。在完成運(yùn)輸任務(wù)中發(fā)生列車碰撞時(shí)，難以避免乘客生命受到嚴(yán)重威脅。車輛碰撞安全性成為軌道交通的重要研究課題。車輛碰撞安全性研究需要進(jìn)行大量試驗(yàn)和理論分析。而隨著現(xiàn)代計(jì)算術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)字仿真試驗(yàn)手段進(jìn)行車輛碰撞研究成為一個(gè)重要研究方向。 城軌車輛的被動(dòng)安全研究受國(guó)內(nèi)外廣泛重視，進(jìn)行了深入研究，已有不少研究成果

2、運(yùn)用到實(shí)際車型中。但在國(guó)內(nèi)，根據(jù)我國(guó)城市軌道車輛的特點(diǎn)進(jìn)行耐碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)用數(shù)字試驗(yàn)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的新型耐碰撞車體結(jié)構(gòu)在滿足耐碰撞設(shè)計(jì)要求的同時(shí)也能較好地控制乘員的二次碰撞傷害程度，以及探討二次碰撞初速度和乘員傷害之間的關(guān)系等方面研究還是很少，甚至處于空白狀態(tài)。因此，利用數(shù)字碰撞仿真試驗(yàn)探索城軌車輛碰撞的變形規(guī)律、耐碰撞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、乘員二次碰撞響應(yīng)，不但具有非常重要的學(xué)術(shù)意義，而且具有工程實(shí)用價(jià)值。 為提高我國(guó)城市軌道車輛的設(shè)計(jì)水

3、平和安全性能，進(jìn)一步將碰撞造成的乘員傷害最小化，本文結(jié)合天津津?yàn)I城市軌道車輛，完成了以下幾方面的工作: 本文首先以天津津?yàn)I城軌車輛為例建立車輛完整的CAD及FEM模型。然后對(duì)其進(jìn)行各種工況的靜強(qiáng)度和模態(tài)分析，并和實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果比較，以保證碰撞數(shù)字模型的有效性和可用性。 其次在掌握了不同因素對(duì)薄壁方管吸能特性影響規(guī)律和天津津?yàn)I城軌車輛碰撞特性的基礎(chǔ)上，運(yùn)用碰撞安全設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行了新型耐碰撞車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);隨后運(yùn)用PAMCRAS

4、H軟件，對(duì)新型耐碰撞車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字仿真試驗(yàn)，其結(jié)果與原車體結(jié)構(gòu)的結(jié)果比較說明耐碰撞車體結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)不同碰撞速度下多級(jí)吸能系統(tǒng)的穩(wěn)定有序變形，獲得較為理想的耐撞擊性能。 最后運(yùn)用PAMCRASH軟件，研究了原車體結(jié)構(gòu)和耐碰撞車體結(jié)構(gòu)下乘員的二次碰撞響應(yīng)。結(jié)果表明耐碰撞設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍之內(nèi)。此外，還研究了不同二次碰撞初速度下乘員的響應(yīng)，得到了頭部HIC和胸部加速度指標(biāo)隨二次碰撞初速度變化的曲線。利用該曲線，可以初步判斷