切削吸能過(guò)程熱固耦合分析及參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、城市軌道交通的發(fā)展對(duì)列車碰撞安全性提出了更高的要求，列車專用吸能裝置可在碰撞發(fā)生的瞬間吸收大量沖擊動(dòng)能，保護(hù)乘員安全，因此成為碰撞安全性領(lǐng)域重點(diǎn)研究的課題。
　　傳統(tǒng)城軌車輛多采用壓潰式吸能結(jié)構(gòu)，而本文基于金屬切削過(guò)程中會(huì)消耗大量動(dòng)能的原理，對(duì)切削式吸能過(guò)程開(kāi)展了深入的研究。鑒于已有研究成果均未考慮切削熱對(duì)吸能過(guò)程的影響，本文采用Johnson-Cook材料模型，對(duì)切削吸能過(guò)程進(jìn)行了完整的熱固耦合研究，更加真實(shí)地模擬了整個(gè)吸能過(guò)程

2、，撞擊力曲線并未出現(xiàn)較大峰值，且力值十分平穩(wěn)，說(shuō)明切削式吸能是一種比較理想的吸能模式。同時(shí)研究了吸能系統(tǒng)的溫度變化情況，得到了熱效應(yīng)對(duì)動(dòng)能耗散過(guò)程產(chǎn)生了重要影響的結(jié)論。本文還對(duì)熱固耦合切削吸能的慣性效應(yīng)及變截面特性加以研究，發(fā)現(xiàn)此種吸能方式不同于壓潰式吸能，其慣性效應(yīng)并不明顯，即初始碰撞條件對(duì)吸能過(guò)程基本沒(méi)有影響，而熱效應(yīng)則受速度影響十分顯著。被切削工件的截面長(zhǎng)度和寬度均與撞擊力之間近似呈線性關(guān)系，對(duì)熱學(xué)特性則幾乎沒(méi)有影響，根據(jù)擬合出的

3、關(guān)系式，提出了“單位面積切削力”與“單位體積吸能量”的概念，在此基礎(chǔ)上分析了刀具幾何參數(shù)對(duì)吸能過(guò)程的影響，利用正交多項(xiàng)式回歸方法得到了其具體影響模式，并結(jié)合國(guó)內(nèi)典型地鐵列車的碰撞性能要求，采用遺傳算法對(duì)刀具參數(shù)加以優(yōu)化，獲得了符合實(shí)際要求的切削參數(shù)。本文在數(shù)值仿真的研究基礎(chǔ)上，總結(jié)出了城軌列車吸能裝置的具體設(shè)計(jì)方法，并采用得到的最優(yōu)切削參數(shù)首次設(shè)計(jì)了針對(duì)典型地鐵列車的切削吸能裝置，為這種新型吸能方式的具體應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。