列车端部双层方管组合式吸能结构耐撞性研究

• 作者: 高广军 谭易成 于尧
• 来源期刊: 铁道科学与工程学报
• 学科: 交通运输
• 关键词: 双层方管 组合式吸能结构 冲击试验 有限元仿真
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 智能制造与装备|Intelligent Manufacturing and Equipment
• 页码范围: 1052-1060
• 页数: 9页
• 分类号: U270
• 语种: 中文
• DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20210398

摘要

为了克服现有缓冲吸能装置不能同时满足高比吸能和低撞击峰值力的问题,提出一种具有内外双层方管的组合压溃式金属薄壁方管吸能结构,该结构具有压缩效率高,吸能量大的优点.根据列车安装空间要求对吸能结构进行初步几何参数设计,建立详细的有限元模型,并进行相关数值仿真模拟.针对吸能结构设计方案进行实物样机试制,开展吸能结构轴向动态冲击试验,通过对比分析结果可知,仿真与试验的相对误差在5％以内,证明所建立的有限元模型是有效的.通过建立有限元模型对吸能结构的耐撞性能进行参数化研究,研究结果表明:所提出的组合压溃式金属薄壁方管吸能结构的压缩效率仅受单个方管壁厚的影响,相对于传统的带隔板单层金属方管,组合压溃式吸能结构充分利用了方管的内部空间,其内外双层方管结构明显增大了压缩效率与平均压溃力,从而大幅提升了轴向冲击载荷下的吸能量.对于吸能结构的初始撞击峰值力而言,诱导槽能够显著降低吸能结构在承受轴向冲击载荷时的初始撞击峰值力,随着诱导槽宽度和深度的增大,撞击峰值力呈现出明显的下降趋势.同时,隔板数目与初始撞击峰值力基本无关,但随着隔板数量的增多,吸能结构所产生的屈曲褶皱也会随之增多,吸能量逐渐增大,但隔板数量对吸能量的影响会随着其数量的增大而逐渐减弱.