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动车组头车车体静动态特性及碰撞仿真研究
| 论文题名： | 动车组头车车体静动态特性及碰撞仿真研究 |
| 关键词： | 动车组;车体结构;静强度;刚度分析;动力响应;碰撞仿真 |
| 摘要： | 随着我国动车组运行速度不断提高、轻量化技术的应用，车体的服役条件发生恶化，影响行车安全。这也使得动车组在发生碰撞事故时带来的后果更为严重。为此，本文以CRH3动车组EC01车体为研究对象，开展了车体在现行制造工艺条件下的静动态特性分析和碰撞仿真，一方面为动车组安全运营和防护设计奠定基础，另一方面也为动车组车体的基础科学研究和工程设计提供参考。 首先，建立了大型中空挤压铝型材焊接车体的有限元模型。在保证计算精度的前提下为提高计算效率，基于“刚度等效”的原则简化了车体模型。在此基础上，依据TB/T3451-2016对车体进行了14种工况下的静强度、刚度分析和校核。静强度结果表明，最大应力均小于该部位材料的许用应力。通过车体中央变形量计算车体结构的相当弯曲刚度值为2.25×109N·m2，大于规定值，刚度值满足设计要求。 其次，基于车体有限元模型，采用模态缩减法分析了不同状态下的车体各阶振动频率和相对应的振型。结果表明，空车状态的一阶垂向弯曲振动频率大于JIS E7106标准中规定的14Hz;整备状态的一阶垂向弯曲振动频率大于TB/T3451-2016标准中规定的10Hz。分别开展了车体在垂向激振力、纵向激振力、横向激振力作用下的动力响应分析，得出其最大幅值及其对应的频率值。从而为动车组在动态设计中避免横向力、纵向力、垂向力引起的共振损害提供理论依据。 最后，开展了两列动车组头车碰撞时的仿真分析。建立了EC01车体碰撞的三维模型，为提高计算效率，将其他车体质量简化到头车二位端的车钩连接处。在此基础上，基于EN15227-2010进行了动车组在与刚性墙、动车组与动车组对撞的碰撞仿真，得到了车体碰撞过程中不同部位的吸能、变形、碰撞力、加速度等变化规律。结果表明，该车体满足碰撞衡量指标，具有耐碰撞性。并对车体进行了优化，提高了安全系数。 |
| 作者： | 杨孟珂 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 商跃进 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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