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题名膨胀式吸能装置稳定性研究与优化设计
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作者
王彬霖
丁浩谞
肖守讷
张敬科
朱涛
刘艳文
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机构
西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室
中车长春轨道客车股份有限公司
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出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第8期3654-3666,共13页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52175123)
博士后创新人才支持计划项目(BX20240298)
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2682024GF023)。
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文摘
为实现列车端部吸能装置小型化且稳定可控有序吸能从而提升轨道车辆耐撞性能,建立某型膨胀式吸能装置的有限元模型。通过轴向动态冲击试验验证模型的准确性,并分析装置的变形稳定性与吸能特性,基于稳定板保持装置的稳定变形及导向作用,通过调控结构参数,提出膨胀−压溃变形耦合的改进方案。探讨不同样本点下吸能装置耦合变形机理,应用近似模型的优化方法对吸能水平和变形稳定性进行多目标优化,并对优化结果开展仿真验证和吸能稳定性分析。研究结果表明:相比吸能装置碰撞试验,有限元模型计算获得的平均力、峰值力、压缩位移和吸能量等指标差异均少于10%,该模型能较好模拟吸能装置的碰撞过程;吸能管的厚度与内径,缓冲柱的厚度、内径和锥头角度对变形稳定性的贡献度大约一致,但对吸能水平的敏感性较高,而吸能管和缓冲柱厚度的比值大于1时,缓冲柱结构易压溃变形,装置吸能稳定性的优化潜力更高;优化设计后装置单位质量吸能量和碰撞力稳定性指标分别提高了97.06%和11.76%。因此优化设计后的膨胀式吸能装置在保证结构小型化和结构简单化的基础上,进一步提升吸能稳定性及轻量化性能,对提升轨道车辆耐撞性具有重要意义。
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关键词
膨胀式吸能结构
冲击试验
有限元分析
膨胀−压溃耦合吸能
多目标优化
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Keywords
expanding energy absorption structure
impact test
finite element analysis
expanding-crushing coupling energy absorption
multi-objective optimization
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分类号
U270.3
[机械工程—车辆工程]
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