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城轨车辆耐碰撞结构设计及其乘员安全数字仿真研究
| 论文题名： | 城轨车辆耐碰撞结构设计及其乘员安全数字仿真研究 |
| 关键词： | 城市轨道车辆;被动安全;耐碰撞结构;吸能装置;数字仿真;二次碰撞 |
| 摘要： | 进入21世纪以来我国城市轨道交通建设突飞猛进，城市轨道交通完成的运量在公共交通运量中的比例越来越大，其安全性也越来越受到重视。在完成运输任务中发生列车碰撞时，难以避免乘客生命受到严重威胁。车辆碰撞安全性成为轨道交通的重要研究课题。车辆碰撞安全性研究需要进行大量试验和理论分析。而随着现代计算术的发展，采用数字仿真试验手段进行车辆碰撞研究成为一个重要研究方向。 城轨车辆的被动安全研究受国内外广泛重视，进行了深入研究，已有不少研究成果运用到实际车型中。但在国内，根据我国城市轨道车辆的特点进行耐碰撞结构设计，运用数字试验验证所设计的新型耐碰撞车体结构在满足耐碰撞设计要求的同时也能较好地控制乘员的二次碰撞伤害程度，以及探讨二次碰撞初速度和乘员伤害之间的关系等方面研究还是很少，甚至处于空白状态。因此，利用数字碰撞仿真试验探索城轨车辆碰撞的变形规律、耐碰撞结构的设计、乘员二次碰撞响应，不但具有非常重要的学术意义，而且具有工程实用价值。 为提高我国城市轨道车辆的设计水平和安全性能，进一步将碰撞造成的乘员伤害最小化，本文结合天津津滨城市轨道车辆，完成了以下几方面的工作: 本文首先以天津津滨城轨车辆为例建立车辆完整的CAD及FEM模型。然后对其进行各种工况的静强度和模态分析，并和实车试验结果比较，以保证碰撞数字模型的有效性和可用性。 其次在掌握了不同因素对薄壁方管吸能特性影响规律和天津津滨城轨车辆碰撞特性的基础上，运用碰撞安全设计理念，进行了新型耐碰撞车体结构设计;随后运用PAMCRASH软件，对新型耐碰撞车体结构进行数字仿真试验，其结果与原车体结构的结果比较说明耐碰撞车体结构能够实现不同碰撞速度下多级吸能系统的稳定有序变形，获得较为理想的耐撞击性能。 最后运用PAMCRASH软件，研究了原车体结构和耐碰撞车体结构下乘员的二次碰撞响应。结果表明耐碰撞设计结构在美国标准规定的范围之内。此外，还研究了不同二次碰撞初速度下乘员的响应，得到了头部HIC和胸部加速度指标随二次碰撞初速度变化的曲线。利用该曲线，可以初步判断车体结构设计能否在试验碰撞速度下对乘员的安全起到保护，同时达到减少仿真计算次数的目的。 |
| 作者： | 李兰 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 王成国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 铁道科学研究院 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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