[发明专利]一种轨道车辆车体耐撞性优化设计方法

摘要

一种轨道车辆车体耐撞性优化设计方法，首先根据新设计车辆的重量、碰撞速度、摩擦系数和制动系数基本的设计参数，按照一定的原则，从数据库调用相近案例的能量配置作为新设计车辆的初始配置，然后将列车简化成质量弹簧系统，利用达朗贝尔原理，建立列车的平衡方程，采用四阶龙格库塔方法进行求解，根据结果，按照吸能元件质量小、体积小，吸能量大的原则进行优化，并进行迭代计算直至满足碰撞吸能条件。在整个设计过程中，结合了已有成功案例，提高了碰撞界面吸能设计的合理性和可行性。利用简化模型进行仿真计算，在保证计算结果准确度的情况下，降低对计算机硬件的依赖性，提高了仿真效率，大大缩短了设计方案周期。

主权项

1.一种轨道车辆车体耐撞性优化设计方法，其特征在于包括下列步骤：/n（1）确定整车编组、碰撞速度、动摩擦系数、静摩擦系数、每辆车的类型、每辆车的重量；以上参数作为初始条件；/n（2）通过以上参数，从所有已经成功应用的吸能配置数据库中确定与新设计车辆相近的初始吸能配置；/n（3）对（2）中获得的初始吸能配置进行仿真分析：采用多体动力学理论进行能量碰撞一维仿真；/n（4）分析计算结果，各界面力的行程是否超过预设行程，判断吸能配置是否满足能量碰撞要求，评价指标：车体平均加速度、最大应力指标参数，若结果不满足则迭代计算直至满足碰撞要求，迭代原则为：考虑到车体强度因素，在吸能空间满足的情况下，优先增大不满足碰撞界面的吸能行程；若吸能空间不足，则提高缓冲力值；/n（5）若计算结果满足碰撞吸能要求，还能够将吸能配置进行优化，得到最优吸能方案；优化原则为：吸能元件的吸收能量与重量的比值即重量吸能比为0.2KJ/kg-200KJ/kg；吸能元件的吸能行程与吸能方向的比值即吸能率为20%-95%；/n（6）根据上述原则，调整输入各车辆两端优化后的吸能配置，包括吸能装置类型、缓冲力值、吸能行程及吸能曲线；/n（7）采用四阶龙格库塔方法进行求解，求得各车辆碰撞时刻行走的位移、各车辆碰撞时刻的速度，进一步取得车体在整个碰撞过程中的加速度、缓冲力、能量吸收随时间的变化；/n（8）分析优化的计算结果，吸能配置在满足碰撞吸能条件下各界面的吸能行程是否最大化利用；如果空余吸能行程占整个吸能行程的70%以上，则继续优化，具体为：先减小头车的吸能行程；若减小吸能后不满足碰撞吸能，则在保证车体不损坏的前提下，提高压溃力值；然后进一步进行迭代计算，直至吸能装置的吸能行程为整个吸能行程的30%－95%。/n