原文传递
基于损伤模型的高速列车中间车车体耐撞性仿真分析
| 论文题名： | 基于损伤模型的高速列车中间车车体耐撞性仿真分析 |
| 关键词： | 高速列车;耐撞性;损伤模型;仿真分析 |
| 摘要： | 高速列车在运行中一旦发生碰撞事故，不但造成车辆结构的破坏，而且还严重威胁乘客的生命安全。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展开的仿真分析研究具有重要意义。 铝合金车体在碰撞发生时，应力状态和应变率各点均不相同，并且在碰撞的过程中各点的应力状态及应变速率还随着时间的变化而变化。有限元分析是研究车体耐撞性的重要方法，利用仿真软件进行车体结构变形、吸能和失效模式的研究可以降低开发费用、缩短开发周期。但有限元软件在实际应用中仍然存在着许多问题，有时其仿真结果与试验结果存在较大的差异。这并不是有限元软件自身的问题，而是在有限元建模时缺乏准确的描述材料变形行为的本构关系及描述材料失效和断裂的损伤模型。 本文以CRH380型高速列车为研究对象，主要完成了以下工作: (1)通过不同应变率平板拉伸试验，研究了5083-O铝合金在不同应变率下的变形和断裂行为，设计了可实现不同应力状态的缺口试样，研究了铝合金在不同应力状态下的力学性能和断裂行为。结果表明:随着应力三轴度的增加，断裂应变总体成减小趋势，但并不成单调递减现象。随着应力三轴度的增加，材料由剪切断裂机制向韧窝断裂机制转变。 (2)基于试验结果，标定了MMC损伤模型的参数，并系统地对铝合金材料在不同应力状态下的损伤和断裂行为进行有限元模拟。对标仿真与试验结果，验证了MMC损伤模型可以模拟材料的变形与断裂行为。 (3)分析了高速列车结构特点及技术参数，建立了中间车车体和中间车车钩有限元模型。依据EN12663标准对车体有限元模型进行了静载校核，依据EN15227标准对车钩的耐撞性能进行了分析，最后，建立了考虑轮轨关系、车钩系统的中间车对撞模型。 (4)将基于试验-仿真得到的MMC损伤模型导入所建立的中间车对撞场景，分析了车体应力、加速度、撞击力、垂向响应、横向响应，比较了考虑材料损伤失效和无失效状态下车体的碰撞响应区别。 |
| 作者： | 陈书杰 |
| 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： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
