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碰撞试验用台车的安全防护系统研究
| 论文题名： | 碰撞试验用台车的安全防护系统研究 |
| 关键词： | 护栏立柱;耐撞性;试验台车;安全防护系统 |
| 摘要： | 在研究护栏立柱耐撞性过程中，台车碰撞试验已成为主要研究手段。对于高速碰撞试验中对试验台车和防护装置的有效制动和可重复使用性一直没有得到良好的解决办法。本文针对目前台车与立柱碰撞试验中对试验台车制动过程中存在的问题，提出了两种行之有效的碰撞试验用台车的安全防护系统，并基于现有有限元仿真技术对防护系统的防护能力进行了有限元仿真验证。本文的主要研究内容如下: (1)TS级超弹性可导向防撞垫吸能单元拓扑优化。基于轻量化设计要求，首先，以实现能量吸收最大化为优化设计目标，对可导向防撞垫的吸能单元进行耐撞性拓扑优化分析，确定吸能单元的最优传力路径，提取出构型清晰的可导向防撞垫吸能单元。其次，对建立的可导向防撞垫有限元模型进行了碰撞安全性验证。 (2)TS级超弹性可导向防撞垫稳健性优化设计。将实验车辆的角度、速度、质量的不确定性作为噪声因子，基于稳健性设计方法，确定了可导向防撞垫吸能单元的最优尺寸。结果表明，耐撞性拓扑优化方法和稳健性设计方法行之有效，TS级超弹性可导向防撞垫能够满足现行评价标准要求，可在实现轻量化要求的同时实现可导向防撞垫整体质量最优。 (3)双卷筒阻尼防护系统设计。基于避险车道中网索吸能系统将失控车辆截停的方法，参考现有机械设计相关标准，充分考虑各个零部件的强度、刚度、经济性、使用功能等要求，设计了双卷筒阻尼防护系统的导向系统、制动系统、拦截系统，以实现双卷筒阻尼防护系统以及试验台车都可以重复使用的目的。 (4)台车-双卷筒阻尼防护系统有限元仿真分析。首先建立简化的台车-双卷筒阻尼防护系统三维模型，针对双卷筒阻尼防护系统中拦截索建模难的问题，基于ANSYS经典界面，参考螺旋线的缠绕方式进行建模，最终通过提取拦截索的最大拉力来判断拦截钢丝绳是否发生破断。有限元仿真结果表明，双卷筒阻尼防护系统能够实现对质量1.5t-3.5t速度60km/h-120km/h的台车拦截任务。 |
| 作者： | 周伟正 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 雷正保;林波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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