基于anysyls-dyna的铁道车辆单车碰撞问题建模与仿真研究

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1、中文摘要摘要：高速运行的列车一旦发生碰撞事故，将会导致车体的破坏，从而引起乘客的伤亡和极大的财产损失，因此高速列车的被动安全性研究受到各国的重视。随着计算机技术的发展以及显式有限元技术的成熟，采用计算机数值方法进行高速碰撞仿真，研究高速列车大变形碰撞特性，进而对车辆结构碰撞特性进行优化，提高列车的被动安全防护技术有着非常现实而重要的意义。本文主要利用有限元分析软件ANSYS／LS—DYNA针对几种典型的列车碰撞情景进行了仿真与分析，并对乘客在碰撞时的响应，进行了简单情景下的二次碰掩仿真与分析。首先，对200km／h

2、铝合金列车车体进行了三维实体建模并使用HyperMesh软件进行了网格划分，通过对单元类型，材料模型、接触搜索算法的选择以及载倚的施加建立了车体的有限元模型。其次，对单节车厢与匝I定刚性墙、可移动刚性墙进行了碰撞仿真。仿真结果分析表明，碰撞时f’日J极短，变形集中在车体自订部，车体主体的客室部分几乎不发生变形；碰撞过程中的绝大部分动能被车体前部的--d,部分结构所吸收；车体前端加速度最大，从车体前端到后端，其加速度逐渐减小；针对碰撞后的爬车现象可能性进行了分析。另外，通过列车在不同条件下的碰撞仿真，分析了不同初速度

3、，不同材料参数对碰撞结果的影响，发现碰撞速度越大车体塑性变形越剧烈，车体破坏越严重；材料的杨氏模量越大，车体碰撞时的塑性变形越小。最后，利用标准假人模型在简单场景设置条件下进行二次碰撞仿真计算，并根据有关伤害指标分析比较了假人模型头部、胸部可能的伤害程度。关键词：碰撞仿真显式动力学轨道车辆有限元方法分类号：TBl22j匕塞銮垣太堂亟±堂僮i金塞△旦曼!B△￡王ABSTRACTABSTRACT：Thecrashaccidentoftrainbroughtgreatdamagetovehiclesandproperty

4、．Sefiously，somepassengerswillbeinjuredandlosttheirlifeinaccident．Sothepassivesafetyofhigh—speedpassengervehiclesisimportantandshouldbehighlyconsidered．Withthedevelopmentofcomputertechnologyandexplicitfiniteelementmethod，itispossiblethenumericalsimulationofhigh

5、—speedcrashwillbecometrue．Theresearcheswhichareaboutthecrashcharacteristicsofhigh—speedcrashwiththelargedeformationwillbepracticalandusefultoimprovethepassivesafetyofhigh—speedpassengervehicles．BasedonANSYS／LS—DYNA，severalclassicalcrashprocessesofvehiclesandth

6、eresponseofpassengerswiththesecond—crashhavebeensimulatedandanalyzed．Firstly，accordingtothedesigndrawing，thethree·dimensionalmodelof200km／haluminumalloybodyshellhasbeensetupwiththesoftwareANSYSandthenitwasmeshedwiththesoftwareHyperMesh．Accordingtotheselectiono

7、felementtypes，materialmodelandcontacttypesandload，thefiniteelementmodelhasbeenfinished．Secondly,thefrontalcrashonsinglevehiclewithfixedrigidandmovablerigidwallhavebeenstudied．Thesimulationdataindicatedthatcrashtimewasveryshort，verylargeplasticdeformationhadbee

8、nproducedintheheadofbodyshell，littledeformationhadbeenproducedinthemiddle，thekineticenergywasmainlyabsorbedbyafewstructures，thecrashaccelerationgotmaxvalueatthecrashlocationandbeca