带隔板薄壁方管吸能装置惯性效应研究

摘要：

针对带隔板薄壁吸能结构的研究目前基本是在准静态条件下开展的,而在实际冲击过程中,由于惯性效应的影响,结构在不同工况下的冲击响应各异.采用冲击试验、数值仿真以及响应面理论对带隔板薄壁方管吸能装置惯性效应进行研究.首先开展结构冲击试验,对结构的变形模式以及力学响应进行验证.冲击试验结果显示吸能装置的变形过程稳定有序,撞击力-位移曲线在220 kN水平上下波动.采用显式动态有限元软件LS-DYNA建立结构的数值仿真模型,数值计算结果与冲击实验结果较吻合,幅值误差仅为3.6%,充分验证了仿真模型的精度.基于验证后的有限元模型,研究撞击质量、撞击速度和初始撞击动能分别单独变化或组合变化对撞击力的影响,建立了本文吸能结构特有的响应面模型以及模型函数,研究结果表明:撞击速度为4 m/s不变,撞击质量由1 t增加到13 t时,平均撞击力仅变化了3%;当撞击质量恒定不变时,平均撞击力随着撞击速度的增加而增加,时速8 m/s对应的平均撞击力比3 m/s增加了13.6%.初始撞击能量恒定时,结构压缩行程随着撞击速度增加逐渐降低,平均撞击力呈上升趋势;在10 m/s以内的冲击载荷下,初始峰值力变化不明显,由于惯性效应带来的吸能特性变化呈现出不敏感特性,结构在6～10 m/s的撞击速度范围内,速度敏感性最低,适用于欧洲城市轨道列车耐撞性标准中规定的25 km/h碰撞安全速度要求.

关键词：吸能装置、冲击试验、有限元仿真、惯性效应

所属期刊栏目：20

分类号：U270.3(车辆工程)

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2304-2314