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原文传递轨道车辆碰撞动力学特性研究

论文题名：	轨道车辆碰撞动力学特性研究
关键词：	轨道车辆;缓冲器;碰撞分界面;动力学特性;阻尼系数;弹性系数
摘要：	轨道车辆目前是人类最重要的机械交通工具，一直得到了广泛的运用。相对于其他交通工具，轨道车辆速度较高，一旦发生碰撞即会造成重大的伤亡与损失。现今轨道车辆均安装了缓冲器，各节车辆均使用着同一型号的缓冲器，并有着相同的性能。但是在碰撞发生时，各节车辆不是同时承受冲击的，各个车辆所承受的撞击力、变形程度、撞击的初始速度、加速度以及吸收的能量并不相同。在轨道车辆的碰撞中，位于碰撞分界面的车辆的缓冲器所受到的冲击较大并出现缓冲器失效的情况，而其余车辆的缓冲器所受冲击较小，甚至未发挥到其应有的作用。因此分析碰撞中各缓冲器的响应情况从而研究如何改变缓冲器的参数以降低碰撞分界面的缓冲器所受到的冲击具有重要意义。　　本文首先介绍了缓冲器的工作原理，将缓冲器等效为弹性元件和阻尼器，并以六车编组的地铁车辆为例，建立了运动车辆编组与静止车辆编组碰撞的动力学模型。通过增加微小约束的方法去除碰撞中可能出现的刚体自由度的现象。利用MATLAB对碰撞进行仿真，求出碰撞中各个车辆对应缓冲器的响应，得出碰撞分界面的缓冲器所受的冲击力、缓冲行程以及吸收的能量最大，再对六车编组的地铁车辆与刚性固定墙碰撞的情况进行仿真从而对上述结论进行了验证。　　分别改变各个车辆的缓冲器的阻尼系数与弹性系数，并分析在改变这些参数的过程中碰撞分界面的缓冲器所受冲击力、缓冲行程、能量吸收比例以及所有缓冲器吸收的总能量和缓冲器的平均吸收率的变化。研究结果表明，位于碰撞分界面的缓冲器的最大冲击力只和分界面缓冲器的阻尼系数有关，而与其他缓冲器阻尼系数无关。通过改变碰撞分界处缓冲器与其他缓冲器阻尼系数、弹性系数可以降低碰撞分解处的缓冲器所吸收的能量占所有缓冲器吸收总能量的比例。分析当六车编组的地铁车辆与刚性固定墙碰撞时，改变弹性系数和阻尼系数对缓冲器性能的影响，并与六车编组对碰的结果进行对比。
作者：	吴一凡
专业：	机械设计及理论
导师：	张锁怀
授予学位：	硕士
授予学位单位：	陕西科技大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文