电力机车耐撞击车体结构设计及分析

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1、国内图书分类号：U271．91国际图书分类号：629西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级2Q!!级姓专二零一四年五月十六日ClassifiedIndex：U271．91U．D．C：629SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIY2575222THECRASHWORTHYCAR．BODYSTRUCTUREDESIGNANDANALYSISFORTHEELECTRICLOMOTIVEGrade：2011Candidate：WangJinleAc

2、ademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：VehicleEngineeringSupervisor：Prof．XiaoShouneMay．16，2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密

3、口，在年解密后适用本授权书；2．不保利，使用本授权书。(请在以上方框内打“、／”)学位论文作者签名：立晋乐日期：w』9·，、)J，1／．矛．。乞r』向父名细雠少i¨yHHH_耕瑚副日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)通过对机车端部吸能结构的深入研究，提出了一种碰撞盒承载式吸能装置，并通过仿真验证了其吸能特性；(2)针对某电力机车，以提高模拟精度与计算效率为目标，进行了详细的有限元建模，重点对机车车体、吸能装置、车钩缓冲装置、转向架和轨道等实际结构，车体与转向架间连接关系以及轮

4、对与轨道间接触关系实现了准确并有效的仿真模拟；(3)针对机车车辆的实际结构和运行特点，系统地对某电力机车的耐撞性能进行了分析研究，同时也验证了所建立机车车辆有限元模型的合理性以及所提出机车端部吸能装置的有效性；(4)详细建立了机车司机室内部结构的有限元模型，包括操纵台和正、副司机座椅，应用目前国际上广泛使用的Hyb耐ⅡI50百分位成年假人，参考相关标准中对司乘人员损伤程度的评定方法，对机车车辆的“二次碰撞”进行了深入研究，提出了机车司机室内部结构耐撞性设计的合理性建议。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

5、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己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。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：之晋R日期：p7牛，，’lJ西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要随着我国铁路事业的迅速发展，机车车辆的安全性能受到人们越来越多的关注，开展机车车辆车体结构的耐撞性研究，使我国铁路事业获得安全、健康、持续的高效发展已经刻不容缓。本文首先总结了国内外机车车辆被动安全技术的研究现状，提出了机车车辆碰撞事故的分

6、类方法，对机车车辆的耐撞性研究方法进行了概括说明；其次，对碰撞仿真过程中涉及到的非线性特征、基本力学方程以及有限元算法等相关理论进行了简单介绍；然后，以某电力机车为载体，对耐撞击机车车体结构的设计思想及其耐撞性评价准则进行了深入研究，提出了一种碰撞盒承载式吸能装置，并仿真验证了其实际吸能特性，结果表明该吸能装置变形稳定、吸能性能良好；再者，通过详细研究机车车体、吸能装置、车钩缓冲装置、转向架和轨道等实际结构，车体与转向架间连接关系以及轮对与轨道间接触关系，基于仿真软件的工程应用，建立了准确有效的机车车辆碰撞仿真有限元模型。最后，根据

7、相关文献和标准设置了六种典型工况，来对某电力机车的耐撞性能进行系统的分析研究，结果表明所设计碰撞盒吸能装置能稳定有效的发挥其吸能作用，该电力机车不仅能够满足标准ENl5227的要求，而且是一个具有良好多级能量耗散系统的耐撞击车体结构。此外，本文还进行了机车的“二次碰撞”研究，发现司机室操纵台的强刚度、弱吸能性能对司机人身的生命安全威胁极大，正、副司机的胸部变形量都超过了最大容许值；且正司机的左、右股骨损伤指标和胫骨指数也明显超过了各自的极限值，相比于副司机，碰撞过程中主司机的损伤更为严重。提议给操纵台配备安全气囊，同时开展机车司机室

8、操纵台的优化设计工作，研发出一种不仅可以满足强度要求而且同时能够具有良好缓冲吸能性能的可变形操纵台。关键词：电力机车；碰撞盒；有限元模型；耐撞性；二次碰撞西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractWiththerapidd