客車腰梁局部T型接頭對車身骨架封閉環(huán)側(cè)翻安全性的影響.pdf

1、客車側(cè)翻碰撞過程中車身變形形態(tài)的主控因素是車身上部結(jié)構(gòu)連接部分分布的塑性鉸(hinges):①側(cè)圍與頂蓋的連接部分;②門窗立柱與腰梁的連接部分;③側(cè)圍立柱與地板的連接部分。對這些塑性鉸變形特征和應(yīng)力分布的研究,有助于揭示車身變形與主控塑性鉸變形的內(nèi)在聯(lián)系,對改進(jìn)主控塑性鉸的承載能力,提高車身的側(cè)翻安全性均有著重要的理論指導(dǎo)意義。
　　本文以門窗立柱與腰梁連接部分的局部T型接頭為研究對象,通過分類調(diào)查選取四種典型的接頭形式。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)

2、學(xué)方法對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。應(yīng)用位移減小系數(shù)φ和應(yīng)力減小系數(shù)ψ比較四種接頭模型的承載能力及模型2八組試驗(yàn)對比模型1的剛度變化和強(qiáng)度變化;應(yīng)用位移差量△DXM和位移差率φ、應(yīng)力差量△SXM和應(yīng)力差率ψ比較八組試驗(yàn)中相鄰兩組試驗(yàn)的剛度變化和強(qiáng)度變化;應(yīng)用材料使用面積增量平方根△S和材料使用質(zhì)量增長率σ說明材料使用增加量的變化;通過變形指數(shù)DI、最大位移△Dmax、最終位移△Dult、峰值加速度amax及對應(yīng)時刻ta、最大內(nèi)能Emax和

3、最終內(nèi)能Eult及對應(yīng)的時刻tE比較應(yīng)用模型2的車身骨架封閉環(huán)與應(yīng)用模型1的車身骨架封閉環(huán)的側(cè)翻安全性。
　　研究結(jié)果表明,不同接頭模型的承載能力有著顯著差異,結(jié)構(gòu)尺寸對接頭承載能力的影響非常大,模型2的應(yīng)用提高了車身骨架封閉環(huán)的側(cè)翻安全行。主要研究結(jié)論:
　　(1)客車門窗立柱和側(cè)圍立柱滿足薄壁桿的尺寸特征,當(dāng)客車側(cè)翻時它們僅承受彎曲載荷,故可以運(yùn)用薄壁梁理論對它們進(jìn)行受力分析;由于最大彎矩發(fā)生在門窗立柱與腰梁的連接部分,

4、這部分的彎曲正應(yīng)力最大,因此需要采用變截面設(shè)計(jì);
　　(2)變形指數(shù)DI和接觸穿透法能較好地反映車身的變形情況,可以定量地評價乘員生存空間受侵入的程度;
　　(3)模型2與其它三種接頭模型相比其承載能力更好;
　　(4)模型2在拱高h(yuǎn)為70~143.5mm的范圍內(nèi)其承載能力隨結(jié)構(gòu)尺寸的增大而線性增大,拱高h(yuǎn)每增加10.5mm,位移減小0.302857mm,應(yīng)力減小2.32857MPa;
　　(5)在拱高h(yuǎn)為70~

5、143.5mm的范圍內(nèi),材料使用面積增量的平方根僅為76~147mm,材料使用質(zhì)量增量僅為0.0908~0.3396Kg,由此可知材料消耗的增加和車身重量的增加非常細(xì)微,可以忽略不計(jì);
　　(6)材料厚度對接頭承載能力的影響非常小,1.5mm與2.5mm之間的剛度變化僅為3.13％,強(qiáng)度變化僅為1.41%;
　　(7)模型2的應(yīng)用有效地提高了車身骨架封閉環(huán)的側(cè)翻安全性。
　　本研究得到了陜西省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(20