诱导分布对高速列车多胞结构耐撞性的影响

通过在高速列车端部吸能结构的不同区域加入诱导孔,研究不同位置的开孔方案对多胞结构的吸能特性影响。通过有限元软件LS-DYNA建立开孔结构的有限元模型,并在冲击试验数据中验证该模型的有效性,然后,分别在结构内侧、中部和外侧3个位置布置诱导孔,诱导孔类型有4孔和8孔2种,共形成6种不同诱导结构,研究结构耐撞性随位置变化的规律,并通过复杂比例评价决策方法,选择其中耐撞性最佳的开孔结构。研究结果表明:在多胞结构中加入诱导结构能够有效提高结构的褶皱数量,而在内侧加入诱导孔对于提高褶皱数量的效果好于在结构外侧加入诱导孔产生的效果,在内侧开孔能够提高结构整体的褶皱数量,而在外侧开孔能够提高部分相邻胞壁的褶皱数量,但可能会对原本规则变形的胞壁造成一定影响;在外侧加入诱导孔会使结构的峰值力更低,力波动更平稳,但会使结构出现整体屈曲变形;在内侧加入诱导孔能提升更多的吸能量和比吸能;最优开孔结构的初始峰值力降低14.20%,压溃力效率提高20.63%。

地铁中间风井前变速运行对乘客舒适性影响

地铁高速通过隧道中间风井,列车车体内外都会产生较强的压力波动,严重时会影响司乘人员舒适性。采用数值计算方法对地铁列车变速通过中间风井的气动效应进行数值模拟,研究不同参数对车体表面压力分布规律,并以车内压力变化率和3 s内压力变化评价标准评估车内乘客舒适性。研究结果表明:距离中间风井100 m处变速车体表面测点压力峰峰值均大于变速位置为200 m和300 m时对应的测点压力峰峰值,分别大4.68%和6.46%。将车速120 km/h降为100 km/h,变速位置为300 m时分别比变速位置为100 m和200 m时车内压力变化少10.72%和5.07%。列车在中间风井前200 m以上减速至100 km/h以下,能明显缓解通过风井时车内压力变化,满足车内乘员舒适性要求。

高速列车吸能结构开孔设计及结构优化

通过在高速列车端部的多胞吸能结构中加入纵向开孔方案,来提高结构的耐撞性能。研究通过有限元软件LSDYNA建立开孔结构的有限元模型,并通过动态冲击试验验证该模型的准确性。在此基础上,提出使用径向基函数代理模型(Radial Basis Function,RBF)和深度信念网络(Deep Belief Network,DBN)结合构建吸能结构的混合代理模型。采用多目标遗传算法对开孔的位置、大小以及结构的厚度进行参数优化设计,以峰值力(Peak Crash Force,PCF)和比吸能(Specific Energy Absorption,SEA)为优化目标,寻找最佳的开孔参数。研究结果表明:在多胞结构中进行纵向开孔设计能够有效提高结构耐撞性能,尤其在结构的峰值力和比吸能上有着较好的效果。此外,对比RBF代理模型和混合代理模型的耐撞性指标的拟合精度,RBF代理模型在经过DBN优化后,吸能量(Energy Absorption,EA)代理模型的最大相对误差和平均相对误差分别从12%和8%降低到4%和2%。比吸能代理模型的最大相对误差和平均相对误差分别从9%和5%降低到5%和2%,说明混合代理模型能够进一步提高RBF代理模型的精度。和初始开孔设计相比较,优化后的开孔方案在保持原有吸能量的基础上,使结构的比吸能从提高2%到提高6%,峰值力从降低3%到降低7%,优化后的开孔参数更为合理。