轨道车辆端部吸能元件研究综述

黄勉1,杨冰1,郑皓瑜1,廖贞2,高鸿1,肖守讷1,阳光武1,朱涛1,陈东东1(1.西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室; 2.四川大学机械工程学院)
摘要: 针对在轨道车辆被动安全防护中起着极为重要作用的端部吸能元件进行综述。列举吸能元件的主要评价指标及方法,介绍现有吸能元件的常用材料及其动态力学特性; 全面阐述常用吸能元件的结构及其吸能原理,并对典型吸能元件结构进行对比分析,阐明其吸能特性和主要影响因素; 针对当前吸能元件研究存在的局限性,并结合未来发展趋势,提出有待国内外学者进一步开展研究的方向,主要包括长行程、大容量的吸能元件设计与高效空间利用、轻量化与高性能材料的应用、吸能过程的可控性以及普适性与模块化设计等。
关键词: 轨道车辆; 吸能元件; 耐撞性; 薄壁结构; 多胞结构; 复合结构

目录介绍

1 车端吸能元件的主要作用及原理

2 车端吸能元件的性能评价指标及方法

2. 1 吸能元件的主要评价指标

1) 总吸能量( energy absorption,EA)

2) 比吸能( specific energy absorption,SEA)

3) 有效碰撞行程( stroke efficiency,SE)

4) 平均碰撞力( mean crushing force,MCF)

5) 碰撞峰值力( peak crushing force,PCF)

6) 碰撞力效率( crushing force efficiency,CFE)

2. 2 吸能元件性能评估方法

3 常用材料

3. 1 金属材料

3. 2 复合材料

3. 3 混合材料

4 常用车端吸能元件分类及其吸能特性

4. 1 简单薄壁结构

4. 1. 1 圆形

4. 1. 2 方形

4. 1. 3 锥形

4. 1. 4 其他形状

4. 2 多胞结构

4. 3 复合结构

4. 4 点阵结构

4. 5 其他结构

5 吸能元件的发展方向及展望

1) 复杂工况、新型吸能元件理论分析方法研究

2) 长行程、大容量的吸能元件设计与高效空间利用

3) 轻量化与高性能材料应用

4) 提升吸能元件在撞击过程中的可控性

5) 普适性、模块化设计

 

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