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考虑火源位置的高速列车升温模型及结构抗火性能研究
| 论文题名： | 考虑火源位置的高速列车升温模型及结构抗火性能研究 |
| 关键词： | 高速列车;车体设计;火源位置;升温模型;抗火性能 |
| 摘要： | 伴随我国高速列车大规模发展，在实现轻量化的前提下，铝合金成为了高速列车首选的材料。同时铝合金自身抗火性能差，直接导致了一旦发生火灾其结构会产生严重变形甚至坍塌，火灾危险性急剧升高，很大程度上增加火灾扑救难度，极易造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。高速列车这种狭长腔室内，不同火源位置下火灾猛烈程度直接决定了高速列车整体抗火性能。本文以典型高速列车动车组CRH3系二等车厢为研究对象，利用FDS数值模拟软件研究分析高速列车在不同火源位置下车体区别于ISO834标准升温曲线的真实列车升温模型，确定最不利火灾场景;随后将FDS计算下的真实火灾升温模型温度参数与ABAQUS有限元软件以坐标对应的形式进行数据对接，利用顺序耦合法，对高速列车整体结构进行火灾-热-结构耦合分析。研究表明: (1)真实火灾场景升温模型与ISO834标准升温曲线有较大的差异，不能直接用于抗火性能研究。在真实火灾场景下，高速列车车厢中心火源下总体最高温度小于紧贴一侧墙壁的壁面火源小于紧贴两侧墙壁的墙角火源。 (2)FDS模拟计算的列车真实火灾温度参数直接用于ABAQUS有限元分析是不准确的。用平均时间法将FDS模拟计算的温度参数以坐标对应的形式导入ABAQUS进行热-结构分析，通过实际算例分析，证明了方法的可行性。 (3)通过顺序耦合的方法，对高速列车整体结构进行火灾-热-结构耦合分析。在真实火灾条件下，温度越大热膨胀越明显，且在长时间高温情况下，铝合金会发生软化作用，进而受到重力等因素的影响而塌陷;另外温度梯度越大，热膨胀越明显，因而抵抗变形产生的应力也越大，结构的应变也更大。 (4)高速列车在墙角火源工况的影响下，火灾产生的热应力对整体结构的影响最大。在900s时间的火灾影响下，结构强度降低50％以上，结构基本丧失承载能力。 本研究可为高速列车结构防火规范以及列车结构设计提供科学参考，对保障人员生命安全以及相关高速列车防火规范的建立具有重要现实意义。 |
| 作者： | 王智愚 |
| 专业： | 资源与环境 |
| 导师： | 朱杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 四川师范大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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