许 平， 邵 恒， 严佳丽

(中南大学 交通运输工程学院轨道交通安全实验室， 长沙 410075)

基于自适应响应面法的膨胀式吸能结构耐撞性优化设计

许 平， 邵 恒， 严佳丽

(中南大学 交通运输工程学院轨道交通安全实验室， 长沙 410075)

借鉴多道次渐进成形方法，提出一种膨胀式吸能新型顶杆。保持锥形顶杆最大直径不变，在锥形顶杆区域添加定径段，将一次高膨胀率的膨胀过程变成多次低膨胀率膨胀过程。以不同膨胀角下的锥形变形区数量和定径段长度为设计变量，有限行程下的能量吸收为目标，采用全因子试验设计方法，基于移动最小二乘法建立的近似模型，进行基于响应面法优化设计，得到不同角度下膨胀式吸能顶杆的最佳方案。结果表明，近似模型的拟合精度较高，采用该模型的优化方案可提高膨胀式吸能管的耐撞性能。优化的临界角度为20.782°，误差小于0.313°。

膨胀吸能； 膨胀角度； 响应面法； 优化设计

随着轨道交通的迅速发展，列车的运行速度逐步提高，碰撞事故造成的后果趋于严重。因而，车辆的被动保护技术显得尤为重要，研制耐冲击吸能列车是众多学者关注的重点。膨胀式吸能装置由于其良好的耐撞性能越来越受到人们的青睐，目前已运用到车钩缓冲装置中[1-2]。膨胀式吸能装置具有变形稳定及易控制的优点，一般在速度为15 km/h以上的碰撞事故中发生不可逆变形，从而吸收冲击动能[3]。此外，车钩后置式的膨胀压溃吸能管也得到了运用，其稳定变形力可达2 000 kN[4]。……