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基于轮轨和残余应力模型的高速列车车体耐撞性仿真分析
| 论文题名： | 基于轮轨和残余应力模型的高速列车车体耐撞性仿真分析 |
| 关键词： | 高速列车;车体耐撞性;数值仿真;焊接残余应力 |
| 摘要： | 高速运行的列车一旦发生碰撞事故，将会造成巨大的财产损失和人员伤亡。其被动安全设计是事故中乘客安全的最后保障。因此，针对高速列车车体耐撞性开展的仿真分析研究具有重要意义。 本文以某型高速列车为研究对象，主要完成了以下工作: (1)根据高速列车车体制造工艺，考虑高速列车车体成形技术，分析了高速列车车体侧墙局部结构的焊接过程。利用双椭圆柱热源模型，实现了基于热机耦合的铝合金型材的焊接过程仿真。分析了车体侧墙焊接的温度场、应力场分布。总结了高速列车车体侧墙焊接残余应力的分布规律，并分析了焊接约束条件对车体焊接残余应力分布的影响。 (2)根据已有的几何模型，建立了用于车体碰撞分析的转向架模型，包括几何模型、材料模型、接触定义、联接等。确定了转向架模型的相关参数，实现了转向架模型的运动仿真分析，分析了其垂向响应及车轮运动形式。 (3)根据EN15227，建立了进行高速列车车体结构耐撞性分析评估的碰撞场景并确立了相关的评价参数。建立了考虑转向架系统、车钩系统的头车对撞模型并进行了仿真与分析。分析了高速列车碰撞过程中的纵向响应、横向响应、垂向响应。 (4)采用隐式——显式连续求解的方法，将高速列车车体侧墙的焊接残余应力导入用于碰撞分析的有限元模型中进行仿真分析，比较了考虑车体焊接残余应力的高速列车车体碰撞过程及不考虑车体焊接残余应力的高速车体碰撞过程，分析了其冲击力、车体应力及平均加速度等因素。车体焊接残余应力的存在，使得焊缝位置及其附近的单元强度有所降低，改变了材料达到失效应力的时间，对车体各结构的吸能时间和形式有影响。不考虑焊接残余应力时，是设计过程中的车体状态，是一种理想状态;考虑车体焊接残余应力时，是实际运营中的车体应力状态，其结构减弱，冲击力峰值减小，持续时间增长。 |
| 作者： | 王小伟 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 张乐乐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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