基于 RADIOSS 和 HyperCrash 的电动车组碰撞仿真

       “应用 Altair 公司碰撞仿真软件 HyperCrash 和 RADIOSS 进行大变形碰撞仿真，并以碰撞过程中车体结构的塑性变形、司机和乘客的生存空间和平均加速度等情况为基准，评估了该列车的安全性。”
                                                                                                                       ——源于Altair 2014技术大会论文 作者：刘超

解决方案
       该车体是采用大型铝型材焊接而成，采用 8 节编组，头车前端带有吸能车钩和碰撞吸能器，两节车辆之间带有中 间吸能车钩，可以很好的吸收碰撞能量，头车结构如图 1 所示 。

       根据 EN15227：2008 标准，对于在平交路口上，一辆列车单元以 65km/h 的速度和一个大而重的可变形障碍物 之间发生撞击，如图 2 所示。可变形障碍物的详细参数及模型建立要求可以参照 EN15227：2008 标准中 C.3 部分。

       在碰撞过程中，列车的碰撞能量主要集中在车体前端结构部分，而前端结构也同样具有载客能力，需要同时考虑 司机和乘客的安全，所以耐撞性对于头车车体尤为重要。为提高计算效率，建立头车车体前面部分模型，后面部分及 其他 7 辆车体用质点模拟。有限元模型建立如下：

       根据上述工况及有限元模型，采用 RADIOSS 显式求解器进行求解，并用 HyperView 查看碰撞结果。碰撞过程 中，车体与可变形障碍物随时间变化的变形图如图 4 所示

       整个碰撞过程中，前端缓冲器仅仅压缩 8mm，吸收能量很小，前端车钩与障碍物不发生接触，不吸收能量，由 于车体刚度较大，大部分碰撞能量被可变形障碍物吸收。头车的塑性应变云图如图 5 所示，红色为塑性应变大于 10% 的区域，从图中可以看到，车体前端发生很小的塑性变形，对车体整体结构几乎没有影响。因此，司机及乘客的生存 区没有受到影响。图 6 为头车的位移云图。

       根据 EN15227：2008 标准中规定的碰撞工况，以某铝合金电动车组车体结构为载体，应用 Altair 公司碰撞仿真 软件 HyperCrash 和 RADIOSS 进行大变形碰撞仿真，并以碰撞过程中车体结构的塑性变形、司机和乘客的生存空间 和平均加速度等情况为基准，评估了该列车的安全性。可以较准确高效的实现动车碰撞仿真，很好地评估并保障列车 的碰撞安全性。因此，该仿真方法可以在轨道车辆的碰撞仿真中得到广泛的应用。