基于多體系統動力學的機車車輛耐撞性研究.pdf

1、通過機車車輛被動安全性研究，可為司乘人員提供被動安全防護，這是當今世界機車車輛全面發(fā)展的趨勢。列車由多節(jié)車輛組成，對其耐撞性進行研究，既要考慮單節(jié)車的撞擊破壞問題，又要考慮車輛之間的相互碰撞問題。每個實際運行的機車車輛系統都需要提供一個在其運用環(huán)境中被接受的耐撞性水平，這由滿足被動安全要求的機車車輛的吸能能力所決定。為了實現這個吸能能力，需要對列車中各個車輛端部的變形吸能區(qū)域的主要吸能部件進行詳細的設計和優(yōu)化。
　　吸能裝置作為機

2、車車輛吸能系統的最重要組成部分，直接決定了機車車輛的吸能能力。論文以車端吸能裝置為研究對象，利用MATLAB語言編制的一維碰撞縱向動力學程序研究了吸能裝置的參數對機車車輛一維耐撞性的影響，最后采用三維碰撞動力學耦合模型對機車車輛碰撞的三維動態(tài)響應、安全碰撞速度與車輛質量及其端部吸能裝置參數之間的關系進行了研究，主要完成了以下工作:
　　(1)論文全面總結了國內外軌道車輛耐撞性的最新研究進展，并對軌道車輛碰撞事故的類型、事故的特點及

3、主要的研究方法進行了分析和梳理。重點對軌道車輛耐撞性的原理、耐撞性研究的目的和耐撞性設計方法進行了詳細地分析和歸納。
　　(2)將金屬切削加工中的能量耗散理念應用到軌道車輛的被動安全防護上，針對兩種新型吸能裝置（切削吸能裝置、組合吸能裝置），采用非線性大變形有限元方法對新型吸能裝置的吸能過程進行數值模擬。采用多元線性回歸分析的方法建立兩種新型吸能裝置吸能過程的穩(wěn)定界面力預測模型和吸收能量預測模型。方差分析表明，預測模型的回歸方程和

4、系數都是顯著的，預測模型與切削參數（刀具前角、切削深度、切屑圓心角、切削速度）之間具有線性關系。試驗仿真的檢驗表明預測模型是有效的。
　　(3)基于動力學和碰撞力學理論，建立了機車車輛一維碰撞動力學方程，采用顯式數值積分算法，利用MATLAB語言編制了一維碰撞動力學仿真程序?？偨Y了機車車輛耐撞性安全評價指標及其評判標準。利用簡化的力—變形特性曲線創(chuàng)建了車端切削吸能裝置的基本特性，依據該曲線定義了切削吸能裝置的力位移函數。以切削吸能

5、裝置力位移函數的自變量為分析變量，研究了吸能裝置的參數對機車車輛一維耐撞性的影響，找出了提高列車耐撞性安全評價指標的主要控制參數，研究了吸能裝置的參數對安全評價指標主要控制參數的影響規(guī)律。
　　(4)建立了包括車輛子系統、輪軌關系子系統和鉤緩—吸能防爬裝置子系統的機車車輛碰撞三維動力學耦合模型。該模型包括詳細的車鉤模型、輪軌接觸關系、防爬器之間的相互作用、車輛端部變形吸能部件的力—變形特性等，考慮了止檔裝置和懸掛系統的非線性動態(tài)剛