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防冲液压支架多齿式金属切削吸能构件研究

机械设计与制造 2024年

作者：王春华程龙安达唐治沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁工程技术大学力学与工程学院

针对液压支架防冲差，遭受冲击地压易失效的问题，提出一种多齿式金属切削吸能构件，通过刀具切削工件上的轮齿进行吸能；分析在切削体积相同的情况下相同齿形和相同齿高下的吸能防冲特性；结果表明：相对于传统的压溃式吸能构件，多齿... 详细信息

针对液压支架防冲差，遭受冲击地压易失效的问题，提出一种多齿式金属切削吸能构件，通过刀具切削工件上的轮齿进行吸能；分析在切削体积相同的情况下相同齿形和相同齿高下的吸能防冲特性；结果表明：相对于传统的压溃式吸能构件，多齿式金属切削吸能构件吸收的能量更多，反力更稳定；在相同齿形的情况下，随着轮齿的高度增加，切削力降低、吸能减少、载荷波动系数增大，轮齿高度过大会造成切屑变形极不稳定，影响切削性能；在相同齿高的情况下，三角形齿与梯形齿的峰值力与总吸能量均大于矩形齿，在切削稳定的情况下，三角形齿的载荷波动系数大于梯形齿和矩形齿。最终确定下底26mm、上底10mm、高15mm的梯形齿为ZHD6000型液压支架较为理想的吸能构件。

关键词：冲击地压液压支架切削吸能吸能特性

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基于显式有限元的轨道车辆撞击能量吸收研究

郑州大学学报（工学版） 2012年第4期33卷 65-68页

作者：雷成肖守讷罗世辉西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 郑州铁路职业技术学院车辆工程学院河南郑州450052

吸能装置是提高轨道车辆耐碰撞性能的关键部件.将金属切削加工技术应用到轨道车辆的被动安全防护上,提出利用切屑的生成过程吸收列车的撞击能量,作为新型吸能装置的吸能原理.建立了金属薄壁结构切削吸能过程的三维显式有限元模型,分析... 详细信息

吸能装置是提高轨道车辆耐碰撞性能的关键部件.将金属切削加工技术应用到轨道车辆的被动安全防护上,提出利用切屑的生成过程吸收列车的撞击能量,作为新型吸能装置的吸能原理.建立了金属薄壁结构切削吸能过程的三维显式有限元模型,分析了刀具的前角对薄壁结构切削吸能性能的影响,并与金属薄壁结构的压缩吸能进行了比较.结果表明,金属切削吸能过程是理想的轨道车辆撞击能量吸收过程.

关键词：轨道车辆切削吸能显式有限元吸能装置吸能原理

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城轨列车前端吸能器储能结构设计与数值模拟研究

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城轨列车前端吸能器储能结构设计与数值模拟研究

作者：郭立明吉林大学

学位级别：硕士

伴随着城市的突飞猛进地发展,人口数量不断庞大,对于出行的需求愈发来得巨大,由此城市轨道交通的负荷考验也越来越巨大,需要更新地越来越快。城市轨道交通的承载量和行驶速度在不断提高的同时,研究人员对其安全问题的考虑也变得更加慎重... 详细信息

伴随着城市的突飞猛进地发展,人口数量不断庞大,对于出行的需求愈发来得巨大,由此城市轨道交通的负荷考验也越来越巨大,需要更新地越来越快。城市轨道交通的承载量和行驶速度在不断提高的同时,研究人员对其安全问题的考虑也变得更加慎重,尤其是城轨列车发生碰撞时列车的安全保护技术。目前一般是在列车上安装特制的吸能器来耗散碰撞的能量,降低碰撞带来的结构破坏和冲击,从而保护生命财产安全。本文基于金属被挤压过程中的能量吸收原理,设计了一种新型的能量吸收结构-小球式挤压吸能器,可以提高城轨列车的碰撞吸能性能。该吸能器由固体吸能管,特殊材质硬球,防爬板,安装板组成。考虑到碰撞吸能过程中,材料发生的应变强化,高应变率,热软化效应,普通的刚塑性有限元模型无法完全表述,故采用了Johnson-Cook模型。在非线性动力学仿真理论和有限元软件ABAQUS的显式算法的基础上,建立了小球式挤压吸能器的有限元模型,并对碰撞吸能过程进行了仿真。研究分析了挤压厚度、小球个数、吸能管的摩擦系数等设计参数对能量吸收过程的影响,还有摩擦生热的情况下的温度耦合情况。发现该吸能器在碰撞过程中具有良好的能量吸收效果和稳定性。（1）本文研究提出了一种新型设计下的挤压式吸能结构,用小球式挤压改进以往刀具式的切削,在有限元软件ABAQUS基础上建立了小球式挤压吸能器的有限元模型。同时引用了Johnson-Cook模型,通过对模拟得出的数据的分析,比较了小球式挤压吸能器与刀具式切削吸能器、小球式挤压空心管吸能器的优缺点,进而奠定小球式挤压吸能器的优势。然后分析不同参数下吸能器结构的挤压力,吸收能量的不同,以及波动的平稳性。（2）小球式挤压吸能器的特点具有吸收碰撞能量较强、峰值挤压力易控制、吸能过程可控等优势。小球式挤压吸能装置的结构参数对吸能效率都有较大的影响,可以通过改善其结构参数,来实现碰撞吸能性能的可控性,从而提高吸能效率。本文研究了小球个数和挤压厚度,吸能管的摩擦系数三个参数。结果表明小球个数和挤压厚度并不是越大越好,而摩擦系数对吸能影响效果并不是很大。4个小球时最为平稳,4mm和6mm的最为平稳。（3）分析了小球式挤压吸能器的切屑流动情况,这与吸能过程有着直接的联系。切屑的增多表明完全失效的材料单元变少,会导致挤压力的下降,吸收的能量吸收减少,但是吸能波动程度会降低,使吸能过程更加平稳。（4）进行了耦合温度的模拟,发现摩擦的热量产生是相当大的一部分,但是热软化效应的存在降低了吸能器变形的应力和吸收的能量。对小球式挤压吸能器进行了实验验证,证实设计的可行性和与模拟的吻合性。

关键词：城轨列车吸能器切削吸能挤压吸能小球式挤压 ABAQUS模拟

基于显式有限元的高速列车吸能装置吸能原理研究

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铁道机车车辆 2012年第2期32卷 1-5页

作者：雷成肖守讷罗世辉西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 郑州铁路职业技术学院车辆工程学院河南郑州450052

吸能装置是提高高速列车耐碰撞性能的关键部件。首先阐述了金属切削数值仿真的关键技术,包括材料的本构模型、切屑与工件的分离、切屑与刀具的接触和摩擦等。然后利用显式有限元仿真了薄壁结构被轴向切削时刀具的前角、切屑的厚度和宽... 详细信息

吸能装置是提高高速列车耐碰撞性能的关键部件。首先阐述了金属切削数值仿真的关键技术,包括材料的本构模型、切屑与工件的分离、切屑与刀具的接触和摩擦等。然后利用显式有限元仿真了薄壁结构被轴向切削时刀具的前角、切屑的厚度和宽度等对其吸能特性的影响。提出薄壁结构轴向切削吸能和轴向压缩吸能的组合作为吸能装置的吸能原理。分析结果表明,该吸能原理是一种非常理想的碰撞能量耗散模式。

关键词：高速列车吸能装置显式有限元切削吸能吸能原理

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