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国际图书分类号:629
西南交通大学
研究生学位论文
高速列车耐撞性结构及安全性研究
年级 2009级
姓名张志新
申请学位级别工学硕士
专业车辆工程
指导老师肖守讷研究员
二零一二年五月
Classified Index:
:629
Southwest Jiaotong University
Master Degree Thesis
RESEARCH ON CRASHWORTHY STRUCTURES AND
COLLISION SAFETY FOR HIGH-SPEED TRAINS
Grade: 2009
Candidate: Zhixin Zhang
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Vehicle Engineering
Supervisor: Prof. Shoune Xiao
May, 2012
西南交通大学
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西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明
本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下:
(1)在阅读大量文献的基础上,分析对比了碰撞条件下车钩装置的模拟方法,提
出了一种对车钩装置模拟的新方法。该方法不但可以准确模拟列车碰撞中车钩装置的机
械特性,还可以模拟车钩装置在受到极限载荷后的破坏或脱落。采用该方法模拟车钩装
置,可提高模拟列车碰撞的可信度。
(2)以 HYPERMESH 作为 LS-DYNA 的前处理工具,对列车吸能元件进行了有限
元建模,采用高度非线性显式动态有限元软件 ANSYS/LS-DYNA 进行了多方案、多参数
的吸能特性研究。通过设置不同的吸能元件材料参数,得到屈服应力和应变率系数对吸
能特性的影响较大。
(3)针对高速列车速度高、动能大的特点,设计了车体被动安全防护的特殊端部
吸能结构,研究了高速列车头车司机室端两级吸能装置以及车体端部弱刚度结构的吸能
特性。结果表明一位端端两级吸能装置变形有序,具备约 的能量吸收能力,可有
效保护司机室结构;车体二位端弱刚度区具备 的能量吸收能力,可有效保护乘客
区结构的安全,将上述结构应用于某型高速动车组车体,并按照欧洲标准 EN15227 对该
列车进行三种工况的验证,能够满足标准要求。
(4)在提取典型碰撞工况车辆动力学响应的基础上,研究了列车内部结构与乘客
的二次碰撞,这为列车内部初期设计以及乘员安全性评价提供了新思路。在对典型碰撞
工况乘员安全性评估的同时,研究了不同座椅布置、座椅刚度及安全带对高速列车乘员
二次碰撞安全性的影响。
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。
除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的
研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明。本人完全
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学位论文作者签名:
日期:
西南交通大学硕士研究生学位论文第 I 页
摘要
我国幅员辽阔人口众多,发展高速铁路可大大缩短各地区及省市间的旅行时间,是
我国铁路可持续发展的必然。然而,高速列车一旦发生碰撞事故,将可能给旅客的生命
财产带来极大的破坏,时而发生的列车碰撞事故向人们昭示着开展列车被动安全防护技
术研究的必要性。本文在总结研究国内外研究现状的基础上,讨论了耐撞性车辆设计及
仿真中的关键技术,研究了高速列车的耐撞性结构及乘员安全。
论文首先对列车碰撞仿真中所涉及到的材料本构关系、单元类型、接触方式、非线
性大变形算法等理论知