张秧聪，许平，姚曙光，邓雯苑,2

(1．中南大学 轨道交通安全教育部重点实验室，湖南 长沙 410075；2．广东技术师范学院 汽车学院，广东 广州 510000)

高速列车前端吸能结构理论预测与数值模拟

张秧聪1，许平1，姚曙光1，邓雯苑1,2

(1．中南大学 轨道交通安全教育部重点实验室，湖南 长沙 410075；2．广东技术师范学院 汽车学院，广东 广州 510000)

基于简化基本折叠单元理论，3种截面构型的高速列车前端吸能结构的横截面分为V形、Y-I形和Y-II形3种基本角单元，对其轴向压缩平均载荷进行理论求解。为验证理论预测公式的可靠性，采用基于LS-DYNA的非线性有限单元法对3种吸能结构进行数值模拟，并与理论结果进行比较。在此基础上，研究五元胞组合蜂窝管的单元胞边长和壁厚2个参数对其耐撞性的影响。研究结果表明：3种吸能结构的平均载荷理论预测值与数值仿真值相差不大，其中五元胞组合蜂窝管耐撞性最好，其平均载荷是壁厚的1.5次幂函数，是单元胞边长的0.5次幂函数，增加壁厚能显著提高平均载荷，比吸能是壁厚的0.5幂函数，是单元胞边长的负0.5次幂函数。

高速列车；耐撞性；理论预测；有限元；参数研究

随着高速列车运行速度的提升，携带的动能也大幅提高[1]，一旦发生碰撞事故，会造成无法挽回的人员伤亡和巨大的经济损失，因此，提高高速列车吸能装置的耐撞性非常重要。理想的吸能结构应在可控制的变形区域内发生塑性变形，吸收撞击动能，同时保障乘客区域不发生严重破坏[2]。对于高速动车组来说，采用薄壁管吸能构件是比较合适的。……