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基于RADIOSS和HyperCrash的电动车组碰撞仿真

作者:Simwe    来源:Altair    发布时间:2015-08-05    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛



项目介绍

随着列车的全面提速,列车碰撞安全性成为现代列车研究的最关键内容之 一。车体的耐撞性包括车体结构的承载能力、变形模式和自身吸收撞击能量的 能力等多方面的综合特性。满足列车车体结构的耐撞性,也就是在一定的撞击 速度下,列车车体的各个部位能有序的发生碰撞变形,在尽可能多的吸收撞击 能量的同时,最大限度的降低撞击减速度,为司机和乘客保留足够的逃生空间, 从而降低碰撞事故带来的伤害。

青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司(简称 BST)是由中国四方机车车 辆有限责任公司与庞巴迪公司出资组建的中外合资企业。从事设计、生产高档 客车、普通客车车体、电动车组、豪华双层客车、高速客车和城市轨道车辆等, 销售合营公司自产产品,提供相关售后服务。

青岛四方庞巴迪以某铝合金电动车组车体结构为载体,利用 HyperMesh 软 件强大的网格划分功能建立网格,并在 HyperCrash 中建立 8 节编组动车组有 限元模型,采用 RADIOSS 软件显式求解器,基于计算机数值仿真技术对车体 进行大变形碰撞仿真,得到该车体发生大变形碰撞时的车体塑性变形、撞击力、 车体减速度等参数与时间的变化情况,并根据 EN15227 标准中的评价准则对 该动车组车体的碰撞安全性进行评估。

挑战

由于,目前该碰撞工况很难进行真实的试验,如何在设计阶段对车体的安 全性进行准确评估,从而满足安全性需求。
 

解决方案
 
该车体是采用大型铝型材焊接而成,采用 8 节编组,头车前端带有吸能车钩和碰撞吸能器,两节车辆之间带有中 间吸能车钩,可以很好的吸收碰撞能量,头车结构如图 1 所示 。


根据 EN15227:2008 标准,对于在平交路口上,一辆列车单元以 65km/h 的速度和一个大而重的可变形障碍物 之间发生撞击,如图 2 所示。可变形障碍物的详细参数及模型建立要求可以参照 EN15227:2008 标准中 C.3 部分。


根据上述工况及有限元模型,采用 RADIOSS 显式求解器进行求解,并用 HyperView 查看碰撞结果。碰撞过程 中,车体与可变形障碍物随时间变化的变形图如图 4 所示。


整个碰撞过程中,前端缓冲器仅仅压缩 8mm,吸收能量很小,前端车钩与障碍物不发生接触,不吸收能量,由 于车体刚度较大,大部分碰撞能量被可变形障碍物吸收。头车的塑性应变云图如图 5 所示,红色为塑性应变大于 10% 的区域,从图中可以看到,车体前端发生很小的塑性变形,对车体整体结构几乎没有影响。因此,司机及乘客的生存 区没有受到影响。图 6 为头车的位移云图。


结论

根据 EN15227:2008 标准中规定的碰撞工况,以某铝合金电动车组车体结构为载体,应用 Altair 公司碰撞仿真 软件 HyperCrash 和 RADIOSS 进行大变形碰撞仿真,并以碰撞过程中车体结构的塑性变形、司机和乘客的生存空间 和平均加速度等情况为基准,评估了该列车的安全性。可以较准确高效的实现动车碰撞仿真,很好地评估并保障列车 的碰撞安全性。因此,该仿真方法可以在轨道车辆的碰撞仿真中得到广泛的应用。

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