文档名：地铁列车刨削式防爬吸能结构冲击力平稳行为参数优化
摘要：为提升地铁列车在碰撞过程的平稳性和耐撞性,提出一种刨削式吸能防爬器.该吸能结构因其抗偏载能力强,结构紧凑等优点被广泛应用于地铁列车的端部吸能结构中.以某型地铁列车的刨削式防爬器为研究对象,使用有限元仿真的方式建立该吸能结构的对称简化模型,并结合台车冲击的试验数据验证有限元模型的准确性;通过数值仿真的方式,将刨刀前角(α)、刨刀后角(β)、刨刀宽度(w)和刨削深度(d)作为输入变量,以总吸能量(EA)和吸能阶段的平均刨削力(MPF)为耐撞性指标,以样本方差(S2)作为考核参照,通过全因子法对输入变量进行参数化分析;在此基础上,利用径向基函数构建代理模型,并采用多目标遗传算法(MOGA)对该吸能结构的主要设计参数进行优化设计,以确定结构参数的最佳的配置方案.研究结果表明:在该型刨削式防爬吸能结构的主要设计尺寸参数中,β对EA、MPF以及S2的影响均不明显;α对MPF、EA呈负相关,同时与S2呈正相关;w和d对EA与MPF呈正相关、与S2呈负相关;通过优化设计得到的吸能结构的最优的参数设计方案中:d为3.94mm;α为7.78°,w为34mm;最优设计方案的EA提高了5.91％,MPF提高了5.89％,S2降低了45.4％,耐撞性与平稳性得到了提高.研究结果可为地铁列车刨削式防爬吸能结构的设计提供工程参考.
Abstract：Toenhancethestabilityandresistanceofmetrovehiclesincollisions,aplanning-typeanti-climbingenergyabsorptionstructurewasproposed.Thiskindofstructurewaswidelyusedintheendenergyabsorptionstructureofmetrovehiclesduetoitsstrongresistancetolateralloadsandcompactstructure.Takingtheplanning-typeanti-climbingdeviceofacertaintypeofmetrovehicleastheresearchobject,asymmetricalsimplifiedmodeloftheenergyabsorptionstructurewasestablishedusingfiniteelementsimulation,andtheaccuracyofthefiniteelementmodelwasverifiedbycombiningitwiththetestdataofthetrolleyimpact.Throughnumericalsimulation,theplaner'sfaceangle(α),backangle(β)andwidth(w)andplanningdepth(d)wereusedastheinputvariables.Theenergyabsorption(EA)andmeanplanningforce(MPF)oftheenergyabsorbingstagewereusedasdurabilityindicators,andthesamplevariance(S2)wasusedasthereferenceforassessment.TheinputvariableswereparameterizedandanalyzedbytheTaguchimethod.Onthisbasis,asurrogatemodelwasconstructedusingradialbasisfunction,andthemaindesignparametersoftheenergyabsorptionstructurewereoptimizedbythemulti-objectivegeneticalgorithm(MOGA)todeterminethebestconfigurationofthestructuralparameters.TheresearchresultsshowthattheinfluenceofβonEA,MPF,andS2isnotobvious,whileαisnegativelycorrelatedwithMPFandEA,butpositivelycorrelatedwithS2.wanddarepositivelycorrelatedwithEAandMPF,butnegativelycorrelatedwithS2.Theoptimaldesignschemeoftheenergyabsorptionstructureobtainedbyoptimizationdesignis:dis3.94mm,αis7.78°,andwis34mm.TheEAandMPFoftheoptimaldesignschemeincreasedby5.91％and5.89％,respectively,whileS2decreasedby45.4％.Thedurabilityandstabilityoftheenergyabsorptionstructurewereimproved.Theresearchresultsprovideengineeringreferenceforthedesignofplanning-typeanti-climbingenergyabsorptionstructuresofmetrovehicles.
作者：许平 魏鲁宁 邢杰 关月溪 杨雨晖 郭维年 杨丽婷Author：XUPing WEILuning XINGJie GUANYuexi YANGYuhui GUOWeinian YANGLiting
作者单位：中南大学交通运输工程学院教育部轨道交通安全重点实验室,湖南长沙410075;中南大学铁道车辆安全技术国家与地方联合工程研究中心,湖南长沙410075
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(3)
分类号：U270.3
关键词：地铁列车 刨削式防爬器 耐撞性 台车试验 平稳性 多目标优化
Keywords：metrovehicle planningtypeanti-climbingdevice trolleyexperiment crashworthiness stationarity multi-objectiveoptimization
机标分类号：U463.67U260.4+2F062.9
在线出版日期：2024年4月12日
基金项目：国家重点研发计划，湖南省自然科学基金资助项目地铁列车刨削式防爬吸能结构冲击力平稳行为参数优化[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(3)许平 魏鲁宁 邢杰 关月溪 杨雨晖 郭维年 杨丽婷为提升地铁列车在碰撞过程的平稳性和耐撞性,提出一种刨削式吸能防爬器.该吸能结构因其抗偏载能力强,结构紧凑等优点被广泛应用于地铁列车的端部吸能结构中.以某型地铁列车的刨削式防爬器为研究对象,使用有限元仿真的方...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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