一、高速列车用铝合金材料的耐撞性数值分析（论文文献综述）
谭惠日[1]（2020）在《某内燃机车碰撞响应分析及性能优化》文中研究表明铁路是我国货运系统的重要组成,机车运行安全是铁路运输的主要研究课题之一。内燃机车载重量大,一旦发生安全事故将造成巨大的损失。排障器作为机车被动防护系统的重要组成部分,可以有效保障机车的运行安全,但现有的排障器研究大多基于性能,较少涉及其整体结构优化,肋板布置也大多基于经验设计,材料的性能未充分利用。为解决以上问题,本文以某内燃机车为研究对象,基于我国TJ/JW 102-2017标准对内燃机车进行耐撞性分析,并通过Opti Struct优化软件对机车排障器进行优化设计。主要研究工作从以下几个方面展开:（1）采用显式动力学软件PAM-CRASH,基于TJ/JW 102-2017标准中两种单节机车的典型碰撞工况,实现了对某内燃机车耐撞性能的仿真分析。根据机车耐撞性仿真结果,从机车车体结构生存空间的压缩情况、轮对抬升量和平均加速度等方面对内燃机车的被动安全性进行评估。结果表明,机车耐撞性满足TJ/JW 102-2017标准要求,但车头有明显的下降趋势,排障器与钢轨发生接触。（2）针对内燃机车排障器的结构性能和轻量化,基于Opti Struct优化软件提出了拓扑-尺寸联合优化的设计思路。首先,以排障器柔度最小为目标,对其进行基于变密度法（插值函数为SIMP）的拓扑优化设计。综合考虑布置加强肋板的封闭环设计原则以及工艺性等因素,结合拓扑优化结果,对排障器加强肋板进行优化布局,得到排障器拓扑优化后模型。随后,以排障器拓扑优化模型为基础,对其进行拓扑-尺寸联合优化。结果表明,优化后排障器在两工况下最大应力降幅明显,结构应力分布更加均匀、合理,轻量化效果明显。（3）为进一步分析优化后的机车排障器在动态冲击下的性能,利用显式动力学软件PAM-CRASH,重点考虑机车运行速度、落石质量、落石撞击位置等因素,通过分析排障器的受损情况与动态响应结果,进一步验证优化后排障器的结构性能。结果表明,优化后排障器压溃变形更小,撞击峰值力更合理,排障器结构性能得到显着提升。本文从内燃机车耐撞性和排障器整体结构出发,基于Opti Struct优化软件对排障器进行结构优化和轻量化设计,并通过显式动力学软件PAM-CRASH对其进行动态响应分析。研究结果表明:内燃机车车体耐撞性能满足使用要求,且优化后排障器的结构性能得到显着提升,为某内燃机车排障器设计提供了可行方案。
庞通[2]（2019）在《车身变厚度薄壁吸能结构耐撞性机理研究及优化设计》文中提出车身结构轻量化是促进传统能源汽车节能减排,解决新能源汽车续航里程焦虑的有效解决方法,得到汽车工业界和学术界越来越多的关注。使用新的轻质车身材料和开发创新结构可以有效实现轻量化。而汽车设计要求需要车身结构具备优异的耐撞性能,薄壁吸能结构在车身耐撞性设计中具有重要意义。传统的薄壁吸能结构大部分基于等厚度设计,在碰撞变形过程中,由于承载不均匀无法实现结构材料的吸能最大化,而变壁厚的薄壁结构可以进一步提高材料的利用率,实现结构轻质高效的目标,因此开发兼顾轻量化和耐撞性的新型吸能结构已成为新的研究热点。为了实现汽车车身结构的轻量化,同时提高汽车的结构碰撞安全性,本论文以铝制变厚度薄壁吸能结构为研究对象,采用实验、数值模拟和理论解析方法开展了系统的研究,从变厚度单胞薄壁结构的抗弯曲、抗轴向压缩行为入手,揭示了变厚度单胞结构的变形模式和压缩力响应,进而研究变厚度多胞薄壁结构的耐撞性机理和厚度影响规律分析;并将论文研究内容推广应用到车身前防撞梁总成的变厚度设计中,有效实现了车身零部件的减重并提升了能量吸收。本论文的研究工作揭示了变厚度薄壁结构的能量吸收机理和能量吸收特性,建立了变厚度薄壁吸能结构耐撞性设计的理论体系:（1）研究变厚度单胞圆管结构在弯曲载荷下的抗弯曲行为。为了探究变厚度薄壁结构横向承力特性,本文通过三点弯曲和四点弯曲试验,研究了三种不同厚度梯度的变厚度圆管抗弯曲行为和能量吸收特性。首先对比了变厚度圆管和相对应均匀厚度管的实验变形模式和力-位移曲线,并建立了变厚度圆管的精确有限元模型;对不同厚度梯度的圆管在三点弯曲试验和四点弯曲试验的挠度场进行无量纲分析。结果表明,变厚度圆管比均匀厚度圆管具有更大的塑性变形区域,可以更充分地利用材料的能量吸收能力。最后基于验证的有限元模型,进行了参数化研究,探讨了厚度梯度对变厚度圆管三点弯和四点弯的影响,并与同等质量的均匀厚度管进行了对比。结果表明,适当的厚度梯度可以有效提高薄壁结构在横向载荷作用下的能量吸收。（2）揭示轴向变厚度和水平变厚度单胞结构在轴向载荷下的吸能机理。首先开展了等厚度和变厚度方管在轴向载荷下的准静态压缩实验,分析了变厚度单胞结构的变形模式和吸能特性;并建立精确有限元仿真模型,真实模拟变厚度方管在轴向载荷下的变形模式和压缩力响应;基于超折叠基本单元法,建立了轴向变厚度和水平变厚度方管在轴向压缩载荷下的平均压缩力理论预测模型。结果表明,变厚度方管的平均压缩力理论解析解与实验和仿真数值结果均吻合良好,揭示了变厚度薄壁结构在轴向载荷下比吸能显着提升的耐撞性机理。开展了厚度梯度参数对变厚度方管的能量吸收的影响分析,轴向变厚度方管在厚度梯度较大时可以明显降低初始峰值力,水平变厚度方管可以明显提升等质量方管的能量吸收。（3）探究变厚度多胞结构在轴向压缩载荷下的变形机理和能量吸收特性。将功能梯度变厚度结构与多胞构型结合,提出水平变厚度和轴向变厚度两种多胞结构。开展变厚度五胞和九胞管的准静态轴向压溃试验,探讨水平和轴向变厚度多胞结构的压溃力响应和变形模式;并建立相应的变厚度多胞结构有限元模型,仿真结果与试验结果吻合较好。在相同质量条件下,分析了厚度梯度对两种变厚度多胞结构的耐撞性影响;基于超折叠单元理论,建立了轴向变厚度和水平变厚度多胞结构的平均压缩力理论模型。结果表明,水平变厚度多胞薄壁管相比于等质量下等厚度多胞结构可以有效提升结构的比吸能,轴向变厚度多胞薄壁管相比于等质量下等厚度多胞结构可以有效降低结构的峰值压缩力;而厚度梯度参数变化对两种结构的吸能特性均有很大影响,两种变厚度多胞结构均较等质量条件下的等厚度多胞结构具有更优异的吸能效率;变厚度多胞结构的不同截面位置处的厚度梯度参数对结构的吸能有很大影响。建立的平均压缩力解析模型可以很好地预测变厚度多胞薄壁吸能结构的压溃力响应,可以根据变厚度多胞结构的设计要求进行初步选型,缩短设计周期。（4）开展车身变厚度多胞防撞梁总成的优化设计,实现轻量化和耐撞性的均衡提升。首先采用实验和数值分析相结合的方法,对传统方型和新十字型吸能盒的碰撞特性进行了研究,并对有限元模型进行验证。在相同质量下,十字型管的吸能比方管高150%左右;利用样条曲线对一系列的十字形截面进行了参数化建模,并对不同参数化形状对碰撞特性的影响进行了研究。结果表明,几何参数对十字管耐撞性有显着影响,在相同重量下,具有样条曲线的十字形管耐撞性优于具有直线的十字形管。为了进一步优化参数化十字型吸能盒的耐撞性,采用非支配排序遗传算法II（NSGA-II）寻找最佳截面尺寸构型,优化结果表明,具有合理几何参数的样条曲线吸能盒优于直角边十字型管,比吸能进一步提高11.1%。针对传统的等厚度三胞防撞梁,本文将研究成果进一步推广应用到车身前防撞梁总成的优化设计中,开发了新型变厚度多胞防撞梁,通过开展台车实验验证了有限元数值模型的精确性,进一步采用优化设计方法开展了变厚度多胞防撞梁在高速碰撞下的比能量吸收和轻量化寻优问题。结果表明,变厚度多胞前防撞梁总成可以进一步提升车身结构耐撞性和轻量化水平。
秦睿贤[3]（2019）在《高速列车碰撞过程中的能量吸收研究》文中指出轨道车辆服役中的意外碰撞事故未随着主动安全预警技术的提高而完全避免,有必要对其进行被动安全设计研究。不同于其他交通工具的碰撞事故,高速列车碰撞具有典型的多体相互作用特征,各个车辆界面均参与碰撞能量吸收,合理分配列车各个界面的吸能量是降低纵向碰撞载荷带来的乘员损伤的关键所在。因此,本文的研究主要从列车纵向碰撞简化模型建立、车体结构动态承载极限、列车端部新型吸能结构设计几个方面改善列车的能量吸收。具体研究内容如下:（1）建立Johnson-Cook本构模型。采用万能材料实验机及霍普金森压杆装置进行高速列车铝合金车体材料6005A-T6和6082A-T6的静态拉伸和动态压缩实验,研究不同应变率（0.000ls-1-3000s-1）下流动应力的变化规律,并判定两种铝合金材料在中高应变率下的应变率敏感性,进而建立Johnson-Cook本构模型。结果表明:两种铝合金具有较弱的应变率效应,在轨道车辆冲击数值分析中可以忽略应变率效应。（2）研究高速列车铝合金车体在冲击载荷下的承载极限确定方法。基于LS-DYNA软件分析单节车体在冲击载荷下的动态响应,识别车体在冲击载荷下的弱刚度区域,研究车体变形、冲击力以及关键位置应力变化规律,并确定车体指定位置的动态承载极限。研究表明:通过数值模拟方法进行列车结构的动态强度极限分析是可行的,分析结果可为车体端部吸能结构的参数设计提供参考依据。（3）基于非线性杆单元建立一维列车碰撞分析模型。建立高速列车铝合金车体三维碰撞模型,进行刚性墙冲击单车工况仿真分析,得到车体和刚性墙碰撞响应,以此对杆单元进行参数校正并得到其等效参数。通过简化车体模型与三维车体模型碰撞响应对比验证等效参数有效性。最后将简化杆单元推广至列车编组碰撞模型,分别进行四编组列车一维简化模型和三维模型的碰撞计算,提取编组各车辆速度、界面力。分析表明:简化碰撞模型对碰撞过程中的主要响应具有较好的预测精度,可以用于列车碰撞能量配置参数设计及优化。（4）提出一种梯度函数控制的列车断面能量分布模式,有效改善了现有列车能量配置吸能效率偏低的问题。通过引入梯度控制函数,将列车碰撞能量分布参数化,利用径向基函数神经网络模型建立梯度参数与列车碰撞过程中车辆加速度、连挂界面峰值力响应指标之间的映射关系。研究了梯度变化参数对列车各车辆响应的影响规律,发现存在最优梯度参数可以使列车响应最优。基于一维碰撞模型建立了车辆连挂端面处碰撞力峰值最小化的多目标优化问题,并采用遗传算法求解得到了列车能量配置方案的最佳梯度参数。验证了一维简化模型与优化方法相结合进行列车的碰撞能量配置系统设计是有效可行性。（5）基于梯度参数设计方法,提出一种壁厚渐变蜂窝结构。通过对壁厚渐变蜂窝的轴向压溃吸能过程进行仿真分析,得到结构比吸能与压溃载荷峰值。采用最优拉丁超立方抽样法进行梯度参数空间抽样,构造蜂窝比吸能和压溃载荷峰值与壁厚梯度参数之间的近似模型。以梯度参数为设计变量,压溃载荷峰值最小,比吸能最大为目标函数,建立壁厚渐变蜂窝结构的多目标优化模型,利用改进的非支配排序遗传算法对其进行求解,得到壁厚渐变蜂窝的最优梯度参数。最后将壁厚渐变蜂窝结构应用于高速列车端部吸能装置设计,较等壁厚蜂窝结构,车体耐撞性明显改善。
赵国辉[4]（2019）在《地铁车正面碰撞及侧翻碰撞研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着列车运行速度的不断提高,列车的被动安全性能受到越来越多的关注。本文以某地铁车作为研究对象,从车辆被动安全性设计入手,分别进行正面碰撞和侧翻碰撞仿真分析,并对乘员在碰撞过程中的二次碰撞损伤进行分析研究。首先,根据EN15227标准要求建立适用于大变形碰撞分析的车体有限元模型,利用LS-DYNA软件,计算了两列编组列车以时速25公里正面对撞工况。根据碰撞仿真计算的结果,从车体前端结构的变形模式、吸能情况、车体加速度、车内生存空间压缩以及轮对抬升量等方面评价车体的整体被动安全性。然后,基于ECER66标准对DM01车体结构进行侧翻耐撞性仿真分析。以车内乘员生存空间的完整性作为碰撞安全标准,评估车体的侧翻耐撞性能。并通过增大车体薄弱结构的截面抗弯模量,使车体在侧翻碰撞中吸能速率提高,车体结构的变形减小,且车内乘员生存空间保存完好。最后,为进一步分析在碰撞过程中乘员的损伤状况,分别进行乘员在正面碰撞与侧翻碰撞中的二次碰撞损伤分析。以假人头部损伤和胸部损伤作为评判标准,分析了不同座椅端部结构、不同座椅分布方式以及不同站姿对假人损伤程度的影响。结果表明,在正面碰撞中座椅端部安装扶手、座椅纵向安装方式相较于座椅端部安装屏风、座椅横向向安装方式而言对假人的损伤更大;无约束站姿假人的损伤大于手握纵向扶手站姿假人,大于手握垂向扶手站姿假人。在侧翻碰撞中,横向安装座椅方式下假人损伤大于纵向安装座椅方式。本文对该地铁车的正面碰撞和侧翻碰撞研究对铁路车辆碰撞被动安全性设计具有一定的参考价值和借鉴意义。
刘沛[5]（2019）在《市域列车耐碰撞车体碰撞能量管理研究》文中研究指明随着我国客运列车运行速度的不断提高和载客量的不断增大,车体结构的耐碰撞性能受到了广泛的关注,而在车体结构设计时采用合适的碰撞能量管理（CEM）策略是改善车体结构耐碰撞性能的主要措施。因此,为了进一步改进轨道车辆车体耐碰撞性能,本文基于美国AAR S-034和APTA SS-C标准要求,采用非线性有限元法,研究了某市域列车的CEM策略,提出了一种吸能过程有序可控的CEM系统,并对车体结构变形控制方法以及在AAR和EN15227标准规定碰撞场景下列车碰撞力变化与能量吸收情况进行了研究。建立合理、准确的列车FE模型是轨道列车碰撞性能分析的基础,本文用LS-DYNA的点焊功能来模拟牵引装置与车体枕梁之间的连接螺栓、悬挂系统采用预压力的方法,为了模拟轮对的旋转运动,在轮对与轴箱之间建立转动副,并给轮对施加了转动角速度;在附加吸能装置建模时,研究了卸载控制方法对加—卸载过程的影响;为了提高列车碰撞建模效率,对部分重复性建模工作采用了高效的程序化前处理方法。基于AAR标准规定的轨道车辆碰撞能量管理设计,重点分析了轨道车辆CEM原则、要求和实现手段或途径,提出了一种“蜂窝铝芯—薄壁管”组合式分级吸能组件,通过对比分析不同锥度的薄壁管对压溃吸能和变形过程的影响,获得铝芯和薄壁管的较佳组合形式;利用组合式分级吸能组件分别对某市域列车司机室结构和中间车车体端部结构进行了CEM系统设计,通过准静态压溃和整车撞击刚性墙工况,对比安装CEM系统前后司机室结构和中间车端部结构的变形吸能情况,研究表明司机室结构和中间车端部结构采用合理的CEM系统设计,能够显着提高车辆的耐碰撞性能。车体碰撞变形形态是轨道车辆碰撞安全性设计的重要内容,基于“伪塑性铰”原理和AAR标准CEM设计的要求,提出了对中间车端部的顶盖、底架等主要结构的变形控制方法,对底架、顶盖和整车进行了纵向压缩变形形态研究,并参考英国ECE R66标准研究了车体的横向翻滚碰撞变形形态。根据AAR标准规定的列车碰撞场景,并结合欧洲EN 15227标准确定相应碰撞场景下的边界条件,分别研究了某8编组市域列车与同类同编组的静止列车对撞、与单节静止货车对撞时列车界面处的纵向力变化和界面能量分配情况,为新型市域列车车体结构提供CEM设计的理论依据。
丁兆洋[6]（2018）在《列车分布式吸能系统的波传播特性和优化设计》文中研究说明随着高速列车和城市轨道交通的飞速发展,列车的安全性问题愈发受到关注。主动安全技术是避免发生列车事故的重要手段。然而,频繁的列车事故表明,主动安全技术依赖于设备可靠性和驾驶员的反应时间,并不能完全保证列车的安全性。因此,被动安全技术是列车安全的最后保障,亟需发展。本文关注列车的分布式吸能系统,着眼于其吸能响应和优化设计展开研究工作。考虑到列车是一个长尺寸、车厢相互连接的结构系统,当碰撞发生时,冲击载荷是以应力波的形式从列车的前端向后端传播,弹性波传过一个车厢大约需要5毫秒,所涉及的长度随着时间的推移而增加。因此,为了合理评估分布式吸能系统的性能,本文考虑了沿车厢传播的弹性波的影响。由于列车在碰撞过程中轴向作用对吸能部件的压溃破坏行为和碰撞载荷传递起决定性作用,本文中忽略复杂的三维结构和次要的切向响应对冲击载荷的传递和能量吸收的各种影响,仅考虑轴向效应,将列车退化为一维的、由代表列车车厢的弹性杆和代表能量吸收装置的塑性夹层构成的组合模型。通过对列车的简化理论模型进行组合并施加不同的冲击条件,模拟了三种碰撞情形,并基于一维应力波理论对系统的吸能响应进行了理论分析并得到了相应的控制方程。可以看到,即使简化模型只包含弹性杆和刚性-理想塑性吸能层,由于弹性波和塑性波的耦合作用,碰撞过程中吸能响应的理论分析依然是非常复杂的。然而,我们充分利用弹性波传播和叠加的特性,将分析过程分成了不同的阶段。在每一个阶段中,弹性杆中弹性波的传播都可以看成是右行波和左行波的叠加。各个阶段中相应界面的响应可以用弹性波的叠加进行分析求解,而吸能层中压溃波的传播情况可利用塑性波波阵面上的质量守恒和动量守恒条件分析。同时,吸能层的压溃部分和未变形部分都可以看作刚体,可以对其使用牛顿运动定律、动量定理来进行分析。这样,我们将一个需要求解偏微分方程组的弹性波与塑性波耦合的复杂问题,简化为只需要通过求解常微分方程组得到各个界面上的质点速度和应力的响应。该方法可推广到其他碰撞情形,可以得到任意组合的简化模型在各种冲击条件下吸能响应的控制方程,并逐步求解。运用四阶龙格-库塔法对设置的碰撞情景中各个阶段的控制方程进行求解,得到了碰撞过程中每个阶段整个系统的响应结果。观察到界面速度具有典型的阶段性、平台样的特征响应,并论述了界面处的应力条件和弹性波效应是该特征响应现象出现的原因,初步讨论了吸能层压溃停止的条件。建立了与情景1相对应的对照模型,对照模型中用刚性体代替弹性杆,分析过程不考虑弹性波效应。对对照模型进行了理论分析和求解,对比原模型和对照模型中两个吸能层的吸能响应,发现无论是变化趋势还是最终的吸能量都是有明显差异的。如果不考虑弹性波效应,会高估整个分布式吸能系统的能量吸收能力,同时对各个吸能层中所吸收能量的分配做出错误判断。得到结论,对于分布式吸能系统的分析而言,弹性波效应的引入是必要的。继而使用ABAQUS/显式有限元软件,运用数值模拟对理论分析结果进行了验证。通过对比界面速度、应力,弹性杆中特征位置的速度、应力,以及两个吸能层的吸能结果,发现有限元结果与理论分析结果吻合的很好,验证了理论分析和计算的合理性。着眼于分布式吸能系统能量吸收能力和优化设计,对影响吸能系统作用效果的关键控制参数进行了分析。对比分析了两个车厢中部吸能器的吸能响应结果,结果显示,对于列车的分布式吸能系统,相邻吸能器的平台应力应满足一定的协调关系,即前置吸能器的压垮强度应高于其相邻的后置吸能器,否则后置吸能器无法在前置吸能器完全压实以前有效吸能。围绕不同的平台应力条件进行了对照和参数分析。结果表明,对于给定的碰撞情形,前后吸能层的平台应力是决定吸能系统响应的主要控制参数,各吸能层以弹性波为纽带相互影响,各吸能层平台应力的设置和排布能够决定各吸能层的吸能时长和压溃波波速,进而决定各吸能层的吸能总量。通过参数分析,可以得到吸能层平台应力对应于指定设计标准的最优化设置和排布,是有效的优化设计方法。对本文算例中所研究的情况,得到了使总吸能量最大的优化设计参数。对吸能响应过程进行了简化分析,得到了关于界面速度、压溃波波波速、和吸能量的阶段式简化表达式,大大降低了问题求解的计算量,提高了分析效率。虽然本文的分析仅针对特定的碰撞情形,但该分析方法可以直接应用于各种不同的碰撞情况。按照总吸能量、吸能作用时间、车厢减速度要求等设计标准,可以通过改变吸能器的设置,得到相应的优化设计。本文的分析方法可以对列车分布式吸能系统的优化设计提供理论指导。
陈书杰[7]（2018）在《基于损伤模型的高速列车中间车车体耐撞性仿真分析》文中提出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。
刘彬,罗宝,陈章[8]（2016）在《一种双级式列车吸能防爬装置耐撞性分析》文中认为文章首先利用Hyper mesh软件建立了列车双级式吸能防爬装置的有限元模型,并基于该有限元模型对蜂窝结构强度对双级式吸能防爬装置耐撞性的影响进行了研究分析。结果表明,该吸能结构可以形成有序的变形模式。初始峰值力和平均撞击力随着蜂窝A强度或蜂窝B强度的增加而增加。该结构能量吸收量主要受蜂窝A强度影响,而蜂窝B强度则对初始峰值力有较大影响。
杨超[9]（2016）在《列车碰撞动力学关键问题研究》文中研究表明为了解决列车碰撞过程中的非线性问题,本文构建了列车碰撞动力学理论框架,深入地研究了车体材料非线性问题、非线性振动系统的时间积分算法和列车碰撞动力学建模等方面的内容。首先,阐述了列车碰撞动力学理论的框架,指出了列车碰撞动力学的研究范围、研究内容和研究方法。归纳了列车碰撞动力学中可采用的车辆模型和轨道模型,根据运动方程的形式总结了方程的各种解法。其次,针对车体材料的非线性问题,通过材料冲击试验得到了车体材料的动态应力应变曲线。基于Cowper-Symonds模型和Johnson-Cook模型,获得了5083H111铝合金、Q235钢、Q345钢和HC340/590DP双相钢的动态本构模型参数。研究了车体材料的应变率效应,分析了铝合金应变率效应对吸能装置的吸能影响。结果表明：5083H111铝合金在低应变率时存在应变率弱化效应,在中低应变率范围内存在先弱化再强化的特性；Q235钢、Q345钢和HC340/590DP双相钢在应变率增大时都表现出了明显的应变率敏感性；采用5083H111铝合金制作的吸能结构实际吸收能量比按照准静态应力应变曲线设计的吸能结构的吸能量小,应变率效应不可忽略。然后,基于加速度假设和泰勒展开公式,提出了最高具有二阶精度的修正双步长显式法和加速度显式法。通过归纳法,进一步提出了具有三阶甚至更高阶精度的广义多步显式法。对提出的时间积分算法进行了稳定性、数值耗散、数值色散和精度分析。结果表明：修正双步长显式法和加速度显式法（a=1,β=γ）在无阻尼系统中的稳定区间为△t∈（0,2/ω）,具有临界稳定特性；稳定区间随着阻尼比的增大而减小,广义多步显式法也具有相似的稳定性；提出的算法在无阻尼系统中具有相同的数值耗散和数值色散特性,即数值耗散为0,数值色散特性都与中心差分法相同;相比于其它算法，本文算法在非线性系统中的稳定性更好,精度适中,而且计算速度和计算效率最高■。最后,建立了纵平面车辆-随动轨道模型和三维车辆-随动轨道模型,进一步地,通过钩缓装置模型和吸能防爬装置模型的连接,建立了完整的列车碰撞动力学模型。利用非线性乍辆振动系统和车辆轨道模型,比较了不同算法对非线性振动响应的影响,研究了不同车辆模型和轨道模型对车辆碰撞响应的影响。通过列车碰撞动力学模型,深入研究了列车碰撞爬车现象、爬车临界速度和影响爬车的车辆参数。研究结果表明：精细积分法和标准Runge-Kutta法（RK4）适用于自由度少且精度要求高的非线性车辆振动系统；翟方法和修正双步长显式法适用于自由度数目庞大、要求计算效率高且精度适中的非线性车辆振动系统；当仅考虑车辆的纵向碰撞时,纵平面车辆-随动轨道模型和三维车辆-随动轨道模型在纵平面内的响应完全相同；车轮抬升量与速度的关系足非线性的,当碰撞速度远低于爬车临界速度时,车轮抬升量非常小,当碰掩速度接近爬车临界速度时,车轮抬升量出现指数级增大；车轮抬升量分别随着碰撞速度、碰撞质量和车体质心高度的增大而增大,随着二系垂向刚度的增大而减小；碰撞速度对车轮抬升量的影响最大,碰撞质量和车体质心高度次之；列车碰撞过程中,主、被动列车的车体和钩缓装置的行为是有规律的,车体和钩缓装置的姿态关于碰撞界面对称。
潘胜娟[10]（2016）在《城轨车辆耐撞性及其吸能结构的研究》文中指出随着轨道交通行业的迅速发展及其运量的不断加大,车辆运行的安全性已越来越受到人们的重视。轨道车辆的安全性分为主动安全性和被动安全性,从以往发生的事故来看,仅仅依靠主动安全防护技术往往难以确保乘员的生命安全与车体结构不受到重创,因此车辆被动安全防护技术已经成为国内外轨道车辆技术人员所研究的重要课题。本文首先利用ANSYS/LS-DYNA软件分别对三种同等壁厚的薄壁管件（圆管、方管、锥形管）的碰撞过程与装在某B型地铁头车上压溃式吸能结构的工作过程进行了仿真分析,得出了它们各自的吸能量与碰撞力随时间的变化曲线,在此基础上对其耐撞性进行了研究和评价。其次,依据金属切削过程会消耗大量能量的原理,对不同参数（刀具前角、切削深度、工件材料、工件形状等）下刀具切削工件的过程进行了碰撞仿真分析,探索了各种参数对切削吸能过程的影响。结果表明,刀具切削工件吸收能量的过程与管被压溃吸收能量的过程相近,但前者的平均碰撞力远小于后者且其波动幅度也比后者更小。在对不同切削形式下的切削式吸能结构进行了碰撞仿真分析和吸能特性的评估后得知,切削—压溃式吸能结构吸能效果最优。最后,分别对无防爬吸能结构、装有压溃式防爬吸能结构和装有切削式防爬吸能结构的B型地铁列车头车在12.25km/h和18.36km/h两种速度下正面碰撞固定刚性墙的过程进行了仿真分析。结果表明:（1）装有切削式防爬吸能结构头车端梁和缓冲梁的吸能量比无防爬吸能结构时的吸能量降低达93.6%和57.5%,比装有压溃式防爬吸能结构时的吸能量降低达23.6%和29.3%;（2）装有压溃式防爬吸能结构头车的初始碰撞力峰值最小,其值是无防爬吸能结构时的38.3%和46.2%,是装有切削式吸能结构时的78.6%和97.3%;（3）装有压溃式或切削式防爬吸能结构后,地铁头车的减速度可降为无防爬吸能结构时的19.7%或48.9%,且两种情况下车体的塑性变形都会大为减小。
二、高速列车用铝合金材料的耐撞性数值分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高速列车用铝合金材料的耐撞性数值分析（论文提纲范文）
（1）某内燃机车碰撞响应分析及性能优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 轨道车辆碰撞研究现状 |
| 1.2.1 国外车辆碰撞研究现状 |
| 1.2.2 国内车辆碰撞研究现状 |
| 1.3 结构优化技术 |
| 1.3.1 结构优化技术的发展 |
| 1.3.2 结构优化技术的分类 |
| 1.3.3 结构优化技术的应用 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 本章小结 |
| 第二章 大变形碰撞仿真及结构优化设计理论基础 |
| 2.1 大变形碰撞仿真理论基础 |
| 2.1.1 大变形碰撞仿真中的非线性原理 |
| 2.1.2 大变形碰撞仿真的算法原理 |
| 2.1.3 大变形碰撞仿真的关键技术 |
| 2.2 结构优化设计理论基础 |
| 2.2.1 结构优化设计的原理及基本方法 |
| 2.2.2 结构优化设计的数学模型 |
| 本章小结 |
| 第三章 内燃机车车体耐撞性能分析 |
| 3.1 轨道车辆碰撞评价标准 |
| 3.2 车体结构介绍 |
| 3.2.1 车体结构简介 |
| 3.2.2 基本设计参数 |
| 3.2.3 材料参数 |
| 3.3 机车车辆有限元模型的建立 |
| 3.3.1 坐标系定义 |
| 3.3.2 模型结构简化与网格划分 |
| 3.3.3 车钩模型参数 |
| 3.3.4 边界条件和控制参数 |
| 3.4 机车头车正面碰撞仿真分析 |
| 3.4.1 工况描述 |
| 3.4.2 全局分析 |
| 3.4.3 机车纵向平均加速度 |
| 3.4.4 机车爬车评估 |
| 3.4.5 机车生存空间变化 |
| 3.5 机车撞击刚性墙的碰撞仿真分析 |
| 3.5.1 工况描述 |
| 3.5.2 全局分析 |
| 3.5.3 机车纵向平均加速度 |
| 3.5.4 机车爬车评估 |
| 3.5.5 机车生存空间变化 |
| 本章小结 |
| 第四章 排障器拓扑和尺寸优化设计 |
| 4.1 OptiStruct优化软件 |
| 4.1.1 OptiStruct概述 |
| 4.1.2 优化设计流程 |
| 4.2 内燃机车排障器有限元分析 |
| 4.2.1 内燃机车排障器有限元模型 |
| 4.2.2 加载工况 |
| 4.2.3 有限元分析 |
| 4.3 排障器拓扑优化 |
| 4.3.1 拓扑优化设计方法 |
| 4.3.2 排障器拓扑优化模型 |
| 4.3.3 排障器拓扑优化分析结果 |
| 4.4 排障器尺寸优化 |
| 4.4.1 排障器尺寸优化模型 |
| 4.4.2 排障器尺寸优化分析结果 |
| 本章小结 |
| 第五章 排障器动态冲击响应分析 |
| 5.1 动态冲击有限元模型 |
| 5.2 落石质量对排障器的影响 |
| 5.2.1 排障器变形图 |
| 5.2.2 位移分析 |
| 5.2.3 峰值力分析 |
| 5.3 机车运行速度对排障器的影响 |
| 5.3.1 排障器变形图 |
| 5.3.2 位移分析 |
| 5.3.3 峰值力分析 |
| 5.4 落石撞击位置对排障器的影响 |
| 5.4.1 排障器变形图 |
| 5.4.2 位移分析 |
| 5.4.3 峰值力分析 |
| 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（2）车身变厚度薄壁吸能结构耐撞性机理研究及优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及其意义 |
| 1.2 国内外研究发展概述 |
| 1.2.1 轻质薄壁单胞吸能结构研究现状 |
| 1.2.2 轻质薄壁多胞吸能结构研究现状 |
| 1.2.3 车身前端薄壁吸能结构研究现状 |
| 1.2.4 变厚度薄壁结构研究现状 |
| 1.2.5 耐撞性能评价指标 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于横向载荷下的变厚度管能量吸收研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验设计与有限元建模 |
| 2.2.1 材料属性 |
| 2.2.2 实验方案 |
| 2.2.3 有限元建模 |
| 2.3 弯曲试验和仿真结果 |
| 2.3.1 弯曲变形模式和载荷-位移曲线 |
| 2.3.2 弯曲特性对比分析 |
| 2.4 基于无量纲的变厚度圆管弯曲变形分析 |
| 2.4.1 FGT管和UT管的弯曲变形 |
| 2.4.2 厚度变化对FGT管弯曲性能的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于轴向载荷下的变厚度管压溃响应研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 准静态压缩实验与有限元建模 |
| 3.2.1 几何描述 |
| 3.2.2 实验与有限元建模 |
| 3.3 基于轴向载荷的变厚度方管平均压缩力理论预测 |
| 3.3.1 轴向变厚度方管平均压缩力理论预测 |
| 3.3.2 水平变厚度方管平均压缩力理论预测 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 理论预测和数值模拟的验证 |
| 3.4.2 厚度梯度对变厚度方管吸能性能的影响 |
| 3.5 结论 |
| 第4章 基于轴向载荷的变厚度多胞管吸能机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 变厚度多胞管 |
| 4.3 变厚度多胞管吸能行为研究 |
| 4.3.1变厚度多胞管准静态压缩实验 |
| 4.3.2 变厚度多胞管有限元仿真建模 |
| 4.3.3 变厚度多胞管实验和仿真结果分析 |
| 4.4 厚度梯度对变厚度多胞管吸能行为的影响 |
| 4.4.1 厚度梯度对轴向变厚度多胞管的耐撞性影响分析 |
| 4.4.2 厚度梯度对水平变厚度多胞管的耐撞性影响分析 |
| 4.5 变厚度多胞管平均压缩力理论预测模型 |
| 4.5.1 水平变厚度多胞管理论模型预测 |
| 4.5.2 轴向变厚度多胞管理论模型预测 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于多目标优化的车身保险杠总成耐撞性设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.3 车身吸能盒优化设计 |
| 5.3.1 十字梁结构准静态压缩实验及有限元模型验证 |
| 5.3.2 十字梁结构变形模式分析 |
| 5.3.3 基于多目标优化方法的多角结构吸能参数设计 |
| 5.4 车身前防撞梁总成结构优化设计 |
| 5.4.1 车身前防撞梁总成台车碰撞实验及有限元模型验证 |
| 5.4.2 车身前防撞梁总成高速碰撞下的动态响应 |
| 5.4.3 车身变厚度多胞前防撞梁总成优化设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
| 附录 B 攻读学位期间所主持或参加的科研项目 |
（3）高速列车碰撞过程中的能量吸收研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 列车的耐撞性设计 |
| 1.3 列车车体铝合金材料动态力学性能 |
| 1.4 车体动态承载能力研究情况 |
| 1.5 列车简化模型及能量分配研究 |
| 1.6 吸能结构效能强化研究 |
| 1.7 本文的研究内容简介 |
| 第二章 高速列车碰撞数值分析理论基础 |
| 2.1 运动方程 |
| 2.2 中心差分法 |
| 2.3 Belytschko-Lin-Tsay单元 |
| 2.4 材料本构模型 |
| 2.5 接触-碰撞算法 |
| 2.6 沙漏模态及控制 |
| 本章小结 |
| 第三章 列车车体材料力学性能实验及本构模型 |
| 3.1 铝合金准静态力学性能 |
| 3.1.1 试件制备 |
| 3.1.2 实验实施 |
| 3.1.3 实验结果 |
| 3.2 铝合金动态力学性能 |
| 3.2.1 SHPB实验技术 |
| 3.2.2 试件制备及实验方案 |
| 3.2.3 实验结果 |
| 3.3 本构模型建立 |
| 3.3.1 典型本构模型 |
| 3.3.2 本构参数标定 |
| 本章小结 |
| 第四章 高速列车车体动态承载极限的数值分析 |
| 4.1 车体临界载荷指标 |
| 4.2 车体计算模型建立 |
| 4.2.1 边界条件 |
| 4.2.2 结果分析 |
| 4.3 车体关键部位应力监测 |
| 本章小结 |
| 第五章 基于一维柔性简化碰撞模型的列车碰撞界面能量优化 |
| 5.1 车体简化模型 |
| 5.2 单车一维碰撞模型 |
| 5.3 单车简化单元的参数校正 |
| 5.3.1 校正问题的数学描述 |
| 5.3.2 校正结果分析 |
| 5.3.3 不同校正指标结果对比 |
| 5.3.4 不同算法结果对比 |
| 5.4 编组模型验证 |
| 5.5 车辆断面吸能参数优化 |
| 5.5.1 梯度渐变的碰撞能量配置 |
| 5.5.2 梯度参数分析 |
| 5.5.3 近似模型 |
| 5.5.4 优化问题 |
| 5.6 结果讨论 |
| 本章小结 |
| 第六章 梯度渐变壁厚蜂窝吸能结构的能量吸收 |
| 6.1 蜂窝结构 |
| 6.2 梯度特征 |
| 6.3 梯度厚度蜂窝有限元建模 |
| 6.4 蜂窝结构优化设计 |
| 6.5 梯度渐变蜂窝与常规蜂窝吸能特性对比 |
| 6.6 梯度厚度蜂窝吸能结构在高速列车上的应用 |
| 6.6.1 蜂窝压溃过程数值模拟 |
| 6.6.2 高速列车单车碰撞中的蜂窝结构吸能分析 |
| 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 创新点摘要 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的科研成果 |
| 致谢 |
（4）地铁车正面碰撞及侧翻碰撞研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 轨道车辆碰撞研究现状 |
| 1.2.1 国外车辆碰撞研究现状 |
| 1.2.2 国内车辆碰撞研究现状 |
| 1.3 乘员二次碰撞研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 本章小结 |
| 第二章 碰撞大变形仿真分析理论 |
| 2.1 碰撞变形中非线性原理 |
| 2.2 碰撞分析的基本原理 |
| 2.2.1 基本方程 |
| 2.2.2 求解算法 |
| 2.3 显示积分时步控制 |
| 2.4 碰撞接触算法 |
| 2.4.1 接触搜索算法 |
| 2.4.2 碰撞接触力算法 |
| 2.5 沙漏控制 |
| 本章小结 |
| 第三章 轨道车辆正面碰撞分析 |
| 3.1 轨道车辆碰撞评价标准 |
| 3.2 车体结构介绍 |
| 3.2.1 基本设计参数 |
| 3.2.2 车体钢结构材料参数 |
| 3.2.3 车体几何模型 |
| 3.3 有限元碰撞仿真模型 |
| 3.3.1 车体有限元模型 |
| 3.3.2 车钩模型参数 |
| 3.3.3 边界条件 |
| 3.4 仿真分析结果 |
| 3.4.0 坐标系定义 |
| 3.4.1 全局分析 |
| 3.4.2 列车纵向平均加速度 |
| 3.4.3 列车生存空间变化 |
| 3.4.4 列车爬车评估 |
| 本章小结 |
| 第四章 轨道车辆侧翻碰撞分析 |
| 4.1 引起轨道车辆侧翻的因素 |
| 4.2 侧翻碰撞评价安全指标 |
| 4.3 有限元模型及边界条件设定 |
| 4.3.1 车体有限元模型 |
| 4.3.2 乘员生存空间 |
| 4.3.3 边界条件 |
| 4.4 碰撞仿真结果及分析 |
| 4.4.1 能量分析 |
| 4.4.2 车体结构变形分析 |
| 4.4.3 乘员生存空间被侵入量分析 |
| 4.5 车体结构改进 |
| 4.5.1 车体薄弱部位分析 |
| 4.5.2 结构改进方案 |
| 4.6 改进结构仿真结果及分析 |
| 4.6.1 能量分析 |
| 4.6.2 车体结构变形分析 |
| 4.6.3 乘员生存空间被侵入量分析 |
| 本章小结 |
| 第五章 乘员二次碰撞损伤分析 |
| 5.1 乘员损伤概述 |
| 5.1.1 人体损伤类型 |
| 5.1.2 人体损伤判定依据 |
| 5.1.3 乘员损伤研究方法 |
| 5.2 有限元模型及边界条件 |
| 5.2.1 假人模型 |
| 5.2.2 客室环境模型 |
| 5.2.3 边界条件 |
| 5.3 正面碰撞中乘员损伤分析 |
| 5.3.1 坐姿假人损伤分析 |
| 5.3.2 站姿假人损伤分析 |
| 5.4 侧翻碰撞中乘员损伤分析 |
| 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（5）市域列车耐碰撞车体碰撞能量管理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究现状 |
| 1.1.1 车辆碰撞能量管理思想发展简介 |
| 1.1.2 车辆碰撞能量管理研究意义 |
| 1.1.3 国内外研究现状 |
| 1.2 碰撞仿真计算理论综述 |
| 1.2.1 动态非线性有限元基本方程 |
| 1.2.2 积分算法与时间步长控制 |
| 1.2.3 单元类型与接触算法 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 3D全尺寸列车碰撞FE模型建模方法研究 |
| 2.1 转向架建模技术 |
| 2.1.1 主体结构建模 |
| 2.1.2 牵引装置与车体的连接关系 |
| 2.1.3 悬挂弹簧预压力设置 |
| 2.1.4 轮轨接触关系建模 |
| 2.2 附加吸能装置建模技术 |
| 2.2.1 全自动车钩 |
| 2.2.2 半永久车钩 |
| 2.2.3 防爬器 |
| 2.3 车体结构及设备建模技术 |
| 2.3.1 车体结构离散 |
| 2.3.2 车体材料模型参数 |
| 2.4 基于Tcl语言的模型程序化前处理 |
| 2.4.1 材料和属性的创建与关联 |
| 2.4.2 FORTRAN语言自动批量化书写Tcl文件 |
| 2.4.3 基于JAVA-Swing的程序界面设计 |
| 2.4.4 JAVA程序植入HyperMesh |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 AAR标准能量管理原则、要求和实现途径 |
| 3.1 AAR标准能量管理原则 |
| 3.1.1 碰撞能量管理区域划分原则 |
| 3.1.2 碰撞能量管理变形吸能原则 |
| 3.2 AAR标准能量管理要求 |
| 3.2.1 碰撞场景要求 |
| 3.2.2 车体结构变形吸能要求 |
| 3.3 AAR标准能量管理实现手段和途径 |
| 3.3.1 CEM系统法 |
| 3.3.2 塑性变形力学原理控制变形 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 车体结构碰撞能量管理设计 |
| 4.1 “铝芯—薄壁管”组合式吸能结构设计与分析 |
| 4.1.1 方形薄壁管压溃吸能的理论分析 |
| 4.1.2 薄壁管吸能结构设计与性能分析 |
| 4.1.3 铝芯结构的设计与性能分析 |
| 4.1.4 “铝芯—薄壁管”组合式吸能结构的设计与分析 |
| 4.2 司机室结构CEM系统改进 |
| 4.2.1 司机室结构承载性能分析 |
| 4.2.2 司机室端部结构碰撞能量管理设计 |
| 4.3 中间车端部结构CEM系统改进 |
| 4.3.1 中间车端部结构承载性能分析 |
| 4.3.2 中间车端部结构碰撞能量管理设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 车辆碰撞变形控制研究 |
| 5.1 “伪塑性铰”控制变形机理 |
| 5.1.1 塑性铰的定义 |
| 5.1.2 塑性铰的特性 |
| 5.1.3 “伪塑性铰”控制变形 |
| 5.2 底架结构的变形控制研究 |
| 5.2.1 底架结构特征及其变形特征 |
| 5.2.2 底架结构的碰撞变形控制 |
| 5.2.3 底架改进后碰撞变形形态 |
| 5.3 顶盖结构的变形控制研究 |
| 5.3.1 顶盖结构特征及其变形特征 |
| 5.3.2 顶盖结构的碰撞变形控制 |
| 5.3.3 顶盖改进后碰撞变形形态 |
| 5.4 整车变形控制碰撞性能分析 |
| 5.4.1 整车结构变形控制设计 |
| 5.4.2 整车结构变形控制结果与吸能特性 |
| 5.5 翻滚碰撞变形仿真分析 |
| 5.5.1 车辆翻滚碰撞有限元模型 |
| 5.5.2 基于ECE R66 的生存空间 |
| 5.5.3 撞击角速度的确定 |
| 5.5.4 翻滚碰撞仿真计算与结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 市域列车耐碰撞性能仿真分析 |
| 6.1 市域列车碰撞输入参数 |
| 6.1.1 碰撞场景 |
| 6.1.2 吸能方案与列车配置 |
| 6.1.3 LS-DYNA计算启动方法 |
| 6.2 与同类同编的静止列车对撞 |
| 6.2.1 列车对撞有限元模型 |
| 6.2.2 碰撞计算与结果分析 |
| 6.3 与单节静止货车对撞 |
| 6.3.1 货车碰撞有限元模型 |
| 6.3.2 碰撞计算与结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间公开发表的论文及科研成果 |
（6）列车分布式吸能系统的波传播特性和优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 列车耐撞性研究进展 |
| 1.3 列车分布式吸能系统的研究进展 |
| 1.4 选题意义及内容安排 |
| 第二章 波传播模型的建立和理论推导 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 列车分布式吸能系统的波传播模型的建立 |
| 2.3 理论推导的参数设置和特征时间 |
| 2.4 情景1的理论推导 |
| 2.5 情景2的理论推导 |
| 2.6 情景3的理论推导 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 吸能响应的计算结果和相关理论分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 响应特征和机理分析 |
| 3.2.1 情景1的吸能响应结果 |
| 3.2.2 情景2的吸能响应结果 |
| 3.2.3 界面速度的特征响应的机理分析 |
| 3.2.4 关于压溃停止条件的讨论 |
| 3.3 引入弹性波效应的必要性 |
| 3.4 有限元模拟验证 |
| 3.4.1 有限元建模 |
| 3.4.2 结果比对 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 列车分布式吸能系统的相关参数分析和优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多节列车的碰撞情景的引入和理论分析 |
| 4.2.1 多节列车的碰撞情景的引入 |
| 4.2.2 多节列车的碰撞情景的理论分析 |
| 4.3 相邻吸能层的平台应力协调关系 |
| 4.4 参数分析和优化设计方法 |
| 4.4.1 多节列车的碰撞情景的响应结果 |
| 4.4.2 分析吸能层平台应力对吸能响应的影响 |
| 4.4.3 优化设计方法 |
| 4.5 吸能响应的简化计算表达式 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文的工作总结 |
| 5.2 论文的主要创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（7）基于损伤模型的高速列车中间车车体耐撞性仿真分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 被动安全防护技术研究现状 |
| 1.2.2 金属材料损伤理论及韧性断裂行为研究现状 |
| 1.3 存在的问题分析 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 不同应力状态下的拉伸试验 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 试验方案 |
| 2.2.1 标准拉伸试验 |
| 2.2.2 缺口拉伸试验 |
| 2.3 试验准备 |
| 2.3.1 实验设备 |
| 2.3.2 试验材料 |
| 2.3.3 样件设计 |
| 2.3.4 测试方法 |
| 2.4 试验结果及分析 |
| 2.4.1 标准拉伸试验结果 |
| 2.4.2 缺口拉伸试验结果 |
| 2.4.3 缺口试样断口形貌观察 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于MMC损伤模型的铝合金材料本构关系 |
| 3.1 MMC损伤模型及参数描述 |
| 3.2 试样应力三轴度的有限元分析 |
| 3.2.1 试样有限元模型 |
| 3.2.2 仿真值与试验值对比 |
| 3.2.3 应力三轴度分析 |
| 3.3 铝合金材料MMC损伤模型的建立 |
| 3.3.1 参数拟合 |
| 3.3.2 模型校检 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 车体有限元模型及碰撞场景建立 |
| 4.1 碰撞场景选择 |
| 4.2 有限元模型建立 |
| 4.2.1 车体有限元模型 |
| 4.2.2 静载有限元分析 |
| 4.3 中间车车钩模型的建立 |
| 4.3.1 中间车车钩技术参数 |
| 4.3.2 中间车车钩有限元模型 |
| 4.3.3 中间车车钩仿真验证 |
| 4.4 碰撞场景建立 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于损伤模型的中间车车体耐撞性仿真分析 |
| 5.1 18km/h碰撞响应分析 |
| 5.1.1 整体响应过程 |
| 5.1.2 车钩吸能分析 |
| 5.1.3 乘员区加速度分析 |
| 5.1.4 垂向响应分析 |
| 5.1.5 横向响应分析 |
| 5.2 无失效模型碰撞响应分析 |
| 5.2.1 整体响应过程 |
| 5.2.2 成员区加速度分析 |
| 5.2.3 垂向响应分析 |
| 5.2.4 横向响应分析 |
| 5.3 材料损伤模型的影响分析 |
| 5.4 36km/h碰撞响应分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）一种双级式列车吸能防爬装置耐撞性分析（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 方法和材料 |
| 1.1 几何介绍 |
| 1.2 数值仿真模型 |
| 1.3 材料参数 |
| 1.4 参数分析 |
| 2 结果 |
| 2.1 蜂窝强度对耐撞性的影响 |
| 2.2 敏感性分析 |
| 3 结论 |
（9）列车碰撞动力学关键问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 列车碰撞研究综述 |
| 1.2.1 列车被动安全性研究现状 |
| 1.2.2 车体材料应变率效应研究现状 |
| 1.2.3 时间积分算法研究现状 |
| 1.3 列车碰撞研究存在的主要问题 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 1.4.1 本文研究内容 |
| 1.4.2 章节安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 列车碰撞动力学基础 |
| 2.1 列车碰撞动力学基本内容 |
| 2.1.1 列车碰撞动力学研究范围 |
| 2.1.2 列车碰撞动力学研究内容 |
| 2.1.3 列车碰撞动力学研究方法 |
| 2.2 列车碰撞中可用的车辆和轨道模型 |
| 2.2.1 车辆模型 |
| 2.2.2 轨道模型 |
| 2.2.3 车辆轨道模型 |
| 2.3 运动方程数值算法 |
| 2.3.1 一阶格式标准解法 |
| 2.3.2 二阶格式求解方法 |
| 2.3.3 数值算法比较 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 车体材料动态力学性能 |
| 3.1 材料冲击试验理论基础 |
| 3.2 试验方法和设备 |
| 3.2.1 冲击压缩试验装置 |
| 3.2.2 冲击拉伸试验装置 |
| 3.2.3 试件尺寸要求 |
| 3.3 铝合金动态力学性能 |
| 3.3.1 5083铝合金材料和试件 |
| 3.3.2 5083铝合金冲击试验结果 |
| 3.3.3 5083铝合金动态本构模型 |
| 3.4 钢铁动态力学性能 |
| 3.4.1 试验材料和试件 |
| 3.4.2 低碳钢冲击试验结果 |
| 3.4.3 双相钢冲击试验结果 |
| 3.4.4 钢的动态本构模型 |
| 3.5 材料模型对碰撞吸能结构的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 新的显式积分算法 |
| 4.1 基于加速度的显式积分方法 |
| 4.1.1 算法推导 |
| 4.1.2 算法归纳和进阶 |
| 4.2 算法性质分析 |
| 4.2.1 稳定性分析 |
| 4.2.2 数值耗散和色散 |
| 4.2.3 精度分析 |
| 4.3 算法执行过程 |
| 4.4 算例 |
| 4.4.1 线性算例 |
| 4.4.2 单自由度非线性算例 |
| 4.4.3 多自由度非线性算例 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 车辆-轨道动力学模型及非线性振动分析 |
| 5.1 纵平面动力学模型 |
| 5.1.1 纵平面车辆模型 |
| 5.1.2 纵平面轨道模型 |
| 5.2 三维动力学模型 |
| 5.2.1 三维车辆模型 |
| 5.2.2 三维轨道模型 |
| 5.3 铁路车辆系统的非线性因素 |
| 5.3.1 非线性刚度 |
| 5.3.2 非线性阻尼 |
| 5.3.3 非线性轮轨关系 |
| 5.3.4 车辆非线性因素的影响 |
| 5.4 车辆模型的碰撞响应分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 列车碰撞动力学模型及碰撞问题研究 |
| 6.1 钩缓装置建模 |
| 6.2 吸能防爬装置建模 |
| 6.3 列车碰撞动力学模型组装 |
| 6.4 列车碰撞爬车研究 |
| 6.4.1 碰撞速度 |
| 6.4.2 碰撞质量 |
| 6.4.3 车体质心高度 |
| 6.4.4 二系垂向刚度 |
| 6.5 中间钩缓装置失效分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
（10）城轨车辆耐撞性及其吸能结构的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 轨道车辆耐撞性研究的背景及现状 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 国内外轨道车辆被动安全性研究现状 |
| 1.2 切削式吸能研究现状 |
| 1.3 轨道车辆耐撞性研究方法 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2 轨道车辆碰撞仿真理论基础 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 碰撞仿真过程中的基本控制理论 |
| 2.2.1 基本运动方程 |
| 2.2.2 边界条件 |
| 2.2.3 材料本构方程 |
| 2.3 显式有限元理论 |
| 2.3.1 显式中心差分法 |
| 2.3.2 显式中心差分算法稳定的条件 |
| 2.4 碰撞仿真过程中的关键技术 |
| 2.4.1 接触碰撞算法 |
| 2.4.2 沙漏控制技术 |
| 2.5 软件介绍 |
| 2.5.1 Hyper Mesh软件 |
| 2.5.2 LS-DYNA软件 |
| 2.5.3 Hyper View软件 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 轨道车辆吸能结构耐撞性分析 |
| 3.1 压溃式吸能结构的耐撞性分析 |
| 3.1.1 薄壁方管的耐撞性分析 |
| 3.1.2 薄壁圆管的耐撞性分析 |
| 3.1.3 薄壁锥形管耐撞性分析 |
| 3.2 某B型地铁压溃式吸能结构的耐撞性分析 |
| 3.2.1 变形历程 |
| 3.2.2 吸能过程分析 |
| 3.3 切削式吸能结构的耐撞性分析 |
| 3.3.1 切削式吸能结构简化模型 |
| 3.3.2 材料模型 |
| 3.3.3 接触、载荷和约束 |
| 3.3.4 切削分离准则 |
| 3.4 切削吸能过程仿真分析 |
| 3.4.1 能量和切削力分析 |
| 3.4.2 薄壁管件与切削式吸能结构的比较 |
| 3.5 城轨专用切削式吸能结构的耐撞性分析 |
| 3.5.1 变形历程 |
| 3.5.2 能量和切削力分析 |
| 3.5.3 与城轨专用吸能结构比较 |
| 3.6 不同切削形式下的切削式吸能结构的仿真分析 |
| 3.6.1 仿真分析 |
| 3.6.2 比吸能和载荷特性评价 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 切削式吸能结构的影响因素 |
| 4.1 刀具前角对切削吸能过程的影响 |
| 4.2 刀具后角对切削吸能过程的影响 |
| 4.3 切削深度对切削吸能过程的影响 |
| 4.4 切削速度对切削吸能过程的影响 |
| 4.5 碰撞质量对切削吸能过程的影响 |
| 4.6 工件材料对切削吸能过程的影响 |
| 4.6.1 不同工件材料对吸能过程的影响 |
| 4.6.2 工件材料参数对吸能过程的影响 |
| 4.7 不同工件形状对吸能过程的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 耐碰撞城轨车辆的设计要求与碰撞仿真分析 |
| 5.1 耐碰撞城轨车辆设计要求 |
| 5.2 耐碰撞车辆评价标准 |
| 5.3 碰撞能量的分配 |
| 5.4 某B型地铁头车碰撞仿真模型的建立 |
| 5.4.1 几何模型的建立 |
| 5.4.2 有限元模型的建立 |
| 5.5 某B型地铁头车的碰撞仿真分析 |
| 5.5.1 碰撞工况的确定 |
| 5.5.2 头车以 12.25km/h碰撞刚性墙时的分析结果 |
| 5.5.3 头车以 18.36km/h碰撞刚性墙的分析结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间研究成果 |
四、高速列车用铝合金材料的耐撞性数值分析（论文参考文献）
- [1]某内燃机车碰撞响应分析及性能优化[D]. 谭惠日. 大连交通大学, 2020(06)
- [2]车身变厚度薄壁吸能结构耐撞性机理研究及优化设计[D]. 庞通. 湖南大学, 2019(01)
- [3]高速列车碰撞过程中的能量吸收研究[D]. 秦睿贤. 大连交通大学, 2019(08)
- [4]地铁车正面碰撞及侧翻碰撞研究[D]. 赵国辉. 大连交通大学, 2019(08)
- [5]市域列车耐碰撞车体碰撞能量管理研究[D]. 刘沛. 西南交通大学, 2019(04)
- [6]列车分布式吸能系统的波传播特性和优化设计[D]. 丁兆洋. 中国科学技术大学, 2018(11)
- [7]基于损伤模型的高速列车中间车车体耐撞性仿真分析[D]. 陈书杰. 北京交通大学, 2018(07)
- [8]一种双级式列车吸能防爬装置耐撞性分析[J]. 刘彬,罗宝,陈章. 电力机车与城轨车辆, 2016(05)
- [9]列车碰撞动力学关键问题研究[D]. 杨超. 西南交通大学, 2016(04)
- [10]城轨车辆耐撞性及其吸能结构的研究[D]. 潘胜娟. 兰州交通大学, 2016(04)