城市轨道车体结构(第五章车体)总结.ppt

变形元件型式-4 Ps～δ/D关系曲线 圆环在两平行刚性体间准静态碰撞 2．受轴向压力作用的圆管(或圆筒) (1)圆管轴对称屈曲 ①弯曲变形能 ②管壁伸张塑性变形能 (2)圆管非轴对称屈曲 (3)圆管在轴向被压入模具中的变形 受轴向压力作用的圆管或圆筒，可能出现三种屈曲模式：即欧拉压杆式的弹性屈曲，轴对称屈曲和非轴对称屈曲，作为能量吸收装置中的元件，采用后两者屈曲后的大变形。 圆管轴对称屈曲模型 圆管非轴对称屈曲模式 圆管的卷曲变形 3．超静定结构的极限载荷 （1）一端固定一端铰支的超静定悬臂梁 （2）超静定刚架 超静定悬臂梁 刚架破坏可动机构简图 三、车辆碰撞纵向设计载荷与变形的关系 对各种能量吸收元件和结构的塑性分析，可得到它们的塑性功。 塑性功是不可逆的，需要消耗与之相当的能量(外力功)。由此，可根据一定的条件和要求，将它们应用于车辆结构设计中，在列车发生碰撞事故时，用以吸收冲击动能，这为防撞车辆设计提供了可靠的、比较方便的分析方法，也为其发展提供了扎实的理论基础。同时，由于现代运输业中，其中包括铁路运输和城市轨道列车等， 行车事故频频发生，根据文献介绍，英国在1972～1981年10年间，铁路运输发生事故次数多达83次，死亡人数共计68人；在1980～1989年10年间，死亡人数高达165人，后者比前者上升了140％，情况严重，迫使人们去寻找所谓的第二安全措施(相对于行车信号而言)，即车辆自身防碰撞性能的研究，这样防撞车辆的设计研究便应运而生。此外，防撞车辆的设计与车辆的轻量化，提高列车运行速度和运用经济性是完全一致的。 车辆纵向设计载荷与车辆变形分级 车辆纵向设计载荷(或车体纵向阻抗力)与车辆变形关系，大致分为四个等级。对应大致有4个碰撞速度范围： (1)速度为2.5m/s，重型调车 动能耗散主要靠车钩缓冲器 (2)碰撞速度为5m/s，为轻度碰撞 考虑车体有一定的变形量(行程)约0.2m。其最大冲击力值限制在800kN左右。 (3)速度大于5m/s，小于10m/s时的碰撞，为中等碰撞。 (4)速度大于10m/s时的碰撞，为严重碰撞事故 车体纵向力(阻力)与变形关系 四、防撞车车体结构设计 1．BR防撞车 用来进行超越(爬车)和非超越碰撞试验(准静态) 各部分结构作用： (1)牵引缓冲装置，起牵引联结缓冲作用，吸收一定冲击动能。 用一个受剪切的螺栓将它与底架相联结，螺栓的剪切破坏载荷为480kN。即当纵向力为480kN时，缓冲器已达到最大容量，牵引缓冲装置与底架脱离。 (2)可更换式能量吸收装置 在车钩两侧缓冲梁上，原安装缓冲饼的位置处，各安装一个玻璃钢增强塑料(GRP)圆管。圆管的根部固定在缓冲梁上，另一端头部装有带加强肋的防爬板。 当车辆碰撞时，使之与对面车的防爬板接触，并阻止其垂向移动。在塑料圆管内防爬板的内侧焊有心轴，而心轴支承在底架上，当GRP圆管折曲时，心轴向底架内滑入。 (3)底架结构 底架包括下侧梁、横梁、缓冲梁、斜撑和波纹地板组成。 两根斜撑上设有弯曲转向结，以诱导起始屈曲。 下侧梁在前侧门柱的下方设有几个剪切连接结，将下侧梁分为前段和后段两部分，前段为引导部分，当纵向力达到某一定值时，连接结被剪断后，它便滑入略大一点的后段主下侧梁内。车体发生折曲。 期间，除了车体结构折曲吸收能量外，还需借助专门设置的能量吸收装置以控制其阻力为常数。 续 (4)上部结构 由端门柱(缓冲柱)、角柱、上侧梁、上缓冲梁、车顶弯梁和上侧门框、顶板、侧墙板和端墙板等组成。 上侧梁和上侧门框上开有切口，使之向外折曲，以减少入侵容纳司机的空间。 (5)各构件的连接结 对各构件的结合点处的连接结要求在大的塑性变形情况下，保持其完整性。 全部焊接连接结设计的均由结点处较弱的构件承受该结点处的全部塑性弯矩，在结构折曲时，连接结构继续传递各构件之间的弯矩和最终载荷 防撞车司机室结构简图 1-侧门上框；2-上缓冲梁；3-角柱；4-侧墙板承梁；5-端墙板承梁；6-端门柱；7-防爬缓冲器；8-缓冲梁；9-车钩；10-能量吸收牵引装置；11-斜撑；12-CRP能量吸收元件；13-下侧梁；14-铝质蜂窝扳；15-下侧梁 剪切连接铰；16-下侧梁导板；17-横粱；18-牵引缓冲盒；19-后门柱；20-前门柱；2l-车顶弯梁 BR防撞车在实验室非超越碰撞后的结构变形情况 2．ORE防撞车 与前述BR防撞车主要不同点为 (1)牵引缓冲装置安装能吸收弹性能的缓冲器，在纵向力为600kN时，可吸收能量80kJ。用一受剪切的连接结使之与底架联结，该连接结的破坏载荷为750kN。 (2)司机室侧墙和端墙(瞭望窗台以下)内敷设能量吸收衬层—铝质蜂窝板。 (3)底架上焊有钢质的蜂窝板块，斜撑和下侧梁开有切口，以控制其折