阵列结构轴压过程研究及其在地铁车辆中应用
发布时间：2021-08-11 08:55
交通事故造成的重大人员伤亡及财产损失触目惊心,为车乘人员提供有效的保护刻不容缓。薄壁结构能量吸收装置可以在碰撞事故发生时吸收巨大的动能,减少事故带来的伤亡和损失。本文在传统薄壁吸能装置基础上提出组合式阵列吸能结构,并将其应用到耐冲击地铁车辆碰撞数值仿真中,旨在为吸能结构设计提供一些思路。通过比较分析确定阵列结构数值计算模型,采用显示有限元软件LS-DYNA对阵列结构压缩过程进行模拟仿真,选定合适的网格尺寸。与同等条件下单根圆管、方管轴向压缩结果进行对比,确定变形模式及吸能特性差异。详细分析管格密度、壁厚、方管尺寸、冲击速度、钢性墙质量五个参数对轴压过程影响,得出影响规律。进行非理想情况下阵列结构轴压性能评估,考虑管格间隙、弹性体情况、及偏载情况对阵列结构轴压性能影响,确定结构可以承受偏载程度。利用回归分析法,建立比吸能及平均撞击力关于壁厚、速度、管格密度、截面边长四个因子预测方程,预测阵列结构吸能特性及力学特性,与直观分析结果进行比较,并对回归方程及系数进行显著性检验。对阵列结构进行优化,评估预压情况、锥形结构、带诱导槽阵列结构力学及吸能特性。将带诱导槽阵列结构应用到耐冲击地铁车辆碰撞...
【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容
第二章 阵列结构轴向压缩特性研究
2.1 阵列结构轴向压缩数值模拟
2.1.1 阵列结构数值计算模型确定
2.1.2 网格密度对计算结果的影响
2.1.3 与铝方管试验数据对比分析
2.2 阵列结构与单管轴压特性比较
2.2.1 单根圆管及方管轴压特性分析
2.2.2 阵列结构轴压特性分析
2.2.3 阵列结构与单根圆管及方管轴压特性比较
2.3 阵列结构轴压影响参数分析
2.3.1 管格密度影响效应分析
2.3.2 壁厚对结构吸能特性影响
2.3.3 方管截面面积影响效应分析
2.3.4 冲击速度对结构吸能特性影响
2.3.5 刚性墙质量影响效应分析
2.4 阵列结构非理想情况下轴压性能评估
2.4.1 管格间隙影响效应分析
2.4.2 弹性体情况下压缩计算
2.4.3 角度偏移对计算结果影响
2.4.4 部分截面压缩对计算结果影响
2.5 本章小结
第三章 阵列结构吸能特性回归预测
3.1 正交方案设计
3.2 吸能特性直观分析
3.3 多元线性回归分析预测
3.4 预测模型显著性检验
3.4.1 整体预测模型显著性检验
3.4.2 单个变量显著性检验
3.5 本章小结
第四章 阵列式吸能结构优化研究
4.1 阵列结构预压计算
4.2 锥形诱导阵列结构吸能特性分析
4.3 带诱导槽阵列结构特性研究
4.4 本章小结
第五章 阵列结构在地铁车辆中应用
5.1 耐冲击地铁头车模型
5.2 阵列式吸能结构设计
5.3 耐冲击车体碰撞数值分析
5.3.1 头车车体与钢性墙碰撞分析
5.3.2 两车对撞数值分析
第六章 总结及展望
6.1 本文工作总结
6.2 后期工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参与的项目情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]薄壁梁诱导槽结构抗撞性优化设计及应用[J]. 武和全,胡宏伟,辛勇. 公路交通科技. 2011(01)
[2]薄壁结构吸能预测的多元非线性回归分析[J]. 谢素超,高广军. 应用基础与工程科学学报. 2010(04)
[3]排式矩形薄壁钢管横向冲击全屈曲模态解[J]. 郭胜鹏,顾红军. 振动与冲击. 2010(07)
[4]基于显式有限元的薄壁结构吸能特性预测[J]. 谢素超,田红旗,周辉. 振动与冲击. 2010(05)
[5]基于局部结构改进的车身正面碰撞安全性研究[J]. 宋学伟,王登峰,张群,高鹏飞. 汽车工程. 2009(12)
[6]材料参数对车身吸能元件抗撞性影响的数值分析[J]. 侯淑娟,龙述尧,李光耀,李青. 汽车工程. 2008(05)
[7]城轨车辆耐碰撞结构的数字设计研究[J]. 李兰,刘金朝,王成国,范忠胜. 铁道机车车辆. 2008(02)
[8]基于多元非线性回归的阻塞管理优化模型[J]. 李春燕,俞集辉,谢开贵,张谦,史江凌. 电工技术学报. 2008(02)
[9]端部圆锥形薄壁构件的抗撞性设计优化[J]. 侯淑娟,李青,龙述尧. 湖南大学学报(自然科学版). 2006(03)
[10]耐碰撞车体吸能装置的薄壁结构研究[J]. 贾宇,肖守讷. 铁道车辆. 2005(05)
博士论文
[1]汽车车架碰撞安全性分析及其优化设计[D]. 武和全.南昌大学 2009
[2]薄壁构件的抗撞性优化设计[D]. 侯淑娟.湖南大学 2007
[3]轨道车辆耐碰撞结构及乘员安全防护技术研究[D]. 王文斌.同济大学 2006
硕士论文
[1]切削式吸能过程仿真研究[D]. 常宁.中南大学 2009
[2]轻质薄壁金属结构冲击吸能性与数值研究[D]. 张巍.大连理工大学 2008
[3]薄壁方钢管吸能特性及在开合屋盖中的应用研究[D]. 许姗姗.天津大学 2008
[4]车辆薄壁结构碰撞吸能特性分析与改进[D]. 栗荫帅.大连理工大学 2007
[5]耐冲击地铁车辆吸能结构研究[D]. 谢素超.中南大学 2007
[6]城轨车辆耐碰撞结构设计及其乘员安全数字仿真研究[D]. 李兰.铁道部科学研究院 2007
[7]薄壁构件与桁架结构的抗撞性优化研究[D]. 陈仙燕.湖南大学 2007
[8]铝合金薄壁方管在轴向载荷作用下的力学行为研究及有限元模拟[D]. 车洪艳.兰州理工大学 2005
本文编号：3335874
【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容
第二章 阵列结构轴向压缩特性研究
2.1 阵列结构轴向压缩数值模拟
2.1.1 阵列结构数值计算模型确定
2.1.2 网格密度对计算结果的影响
2.1.3 与铝方管试验数据对比分析
2.2 阵列结构与单管轴压特性比较
2.2.1 单根圆管及方管轴压特性分析
2.2.2 阵列结构轴压特性分析
2.2.3 阵列结构与单根圆管及方管轴压特性比较
2.3 阵列结构轴压影响参数分析
2.3.1 管格密度影响效应分析
2.3.2 壁厚对结构吸能特性影响
2.3.3 方管截面面积影响效应分析
2.3.4 冲击速度对结构吸能特性影响
2.3.5 刚性墙质量影响效应分析
2.4 阵列结构非理想情况下轴压性能评估
2.4.1 管格间隙影响效应分析
2.4.2 弹性体情况下压缩计算
2.4.3 角度偏移对计算结果影响
2.4.4 部分截面压缩对计算结果影响
2.5 本章小结
第三章 阵列结构吸能特性回归预测
3.1 正交方案设计
3.2 吸能特性直观分析
3.3 多元线性回归分析预测
3.4 预测模型显著性检验
3.4.1 整体预测模型显著性检验
3.4.2 单个变量显著性检验
3.5 本章小结
第四章 阵列式吸能结构优化研究
4.1 阵列结构预压计算
4.2 锥形诱导阵列结构吸能特性分析
4.3 带诱导槽阵列结构特性研究
4.4 本章小结
第五章 阵列结构在地铁车辆中应用
5.1 耐冲击地铁头车模型
5.2 阵列式吸能结构设计
5.3 耐冲击车体碰撞数值分析
5.3.1 头车车体与钢性墙碰撞分析
5.3.2 两车对撞数值分析
第六章 总结及展望
6.1 本文工作总结
6.2 后期工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参与的项目情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]薄壁梁诱导槽结构抗撞性优化设计及应用[J]. 武和全,胡宏伟,辛勇. 公路交通科技. 2011(01)
[2]薄壁结构吸能预测的多元非线性回归分析[J]. 谢素超,高广军. 应用基础与工程科学学报. 2010(04)
[3]排式矩形薄壁钢管横向冲击全屈曲模态解[J]. 郭胜鹏,顾红军. 振动与冲击. 2010(07)
[4]基于显式有限元的薄壁结构吸能特性预测[J]. 谢素超,田红旗,周辉. 振动与冲击. 2010(05)
[5]基于局部结构改进的车身正面碰撞安全性研究[J]. 宋学伟,王登峰,张群,高鹏飞. 汽车工程. 2009(12)
[6]材料参数对车身吸能元件抗撞性影响的数值分析[J]. 侯淑娟,龙述尧,李光耀,李青. 汽车工程. 2008(05)
[7]城轨车辆耐碰撞结构的数字设计研究[J]. 李兰,刘金朝,王成国,范忠胜. 铁道机车车辆. 2008(02)
[8]基于多元非线性回归的阻塞管理优化模型[J]. 李春燕,俞集辉,谢开贵,张谦,史江凌. 电工技术学报. 2008(02)
[9]端部圆锥形薄壁构件的抗撞性设计优化[J]. 侯淑娟,李青,龙述尧. 湖南大学学报(自然科学版). 2006(03)
[10]耐碰撞车体吸能装置的薄壁结构研究[J]. 贾宇,肖守讷. 铁道车辆. 2005(05)
博士论文
[1]汽车车架碰撞安全性分析及其优化设计[D]. 武和全.南昌大学 2009
[2]薄壁构件的抗撞性优化设计[D]. 侯淑娟.湖南大学 2007
[3]轨道车辆耐碰撞结构及乘员安全防护技术研究[D]. 王文斌.同济大学 2006
硕士论文
[1]切削式吸能过程仿真研究[D]. 常宁.中南大学 2009
[2]轻质薄壁金属结构冲击吸能性与数值研究[D]. 张巍.大连理工大学 2008
[3]薄壁方钢管吸能特性及在开合屋盖中的应用研究[D]. 许姗姗.天津大学 2008
[4]车辆薄壁结构碰撞吸能特性分析与改进[D]. 栗荫帅.大连理工大学 2007
[5]耐冲击地铁车辆吸能结构研究[D]. 谢素超.中南大学 2007
[6]城轨车辆耐碰撞结构设计及其乘员安全数字仿真研究[D]. 李兰.铁道部科学研究院 2007
[7]薄壁构件与桁架结构的抗撞性优化研究[D]. 陈仙燕.湖南大学 2007
[8]铝合金薄壁方管在轴向载荷作用下的力学行为研究及有限元模拟[D]. 车洪艳.兰州理工大学 2005
本文编号：3335874
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