城軌車輛摩擦式吸能結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真研究

王天駿，魯寨軍，孫成名，王軍彥

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城軌車輛摩擦式吸能結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真研究

王天駿1, 2, 3，魯寨軍1, 2, 3，孫成名1, 2, 3，王軍彥1, 2, 3

(1. 軌道交通安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410075；2. 軌道交通安全關(guān)鍵技術(shù)國際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410075；3. 軌道交通列車安全保障技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，湖南 長沙 410075)

為提高城軌車輛的耐撞擊性能、保護(hù)乘員安全，基于摩擦吸能原理設(shè)計(jì)一種新型城軌車輛碰撞吸能結(jié)構(gòu)，利用ABAQUS有限元分析軟件建立摩擦式吸能結(jié)構(gòu)的仿真模型，對(duì)吸能過程進(jìn)行熱力耦合仿真，進(jìn)一步分析吸能結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)對(duì)吸能特性的影響，研究結(jié)果表明：該吸能結(jié)構(gòu)在碰撞過程中摩擦力平穩(wěn)，且具有初始峰值力小于平均摩擦力的特點(diǎn)；滿足城軌車輛車端吸能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，摩擦因數(shù)和中間摩擦板厚度3增大均造成平均摩擦力、初始峰值力線性上升，同時(shí)使摩擦熱效應(yīng)增強(qiáng)；碰撞初速度的增大將造成初始峰值力明顯增大而對(duì)平均摩擦力影響很小，同時(shí)將加劇摩擦片上的熱量聚集效應(yīng)。

城軌車輛；吸能結(jié)構(gòu)；摩擦吸能；有限元仿真；熱力耦合

隨著軌道車輛運(yùn)行速度與運(yùn)輸能力不斷提高，對(duì)軌道車輛的安全性要求也日益增長。軌道車輛吸能結(jié)構(gòu)能夠在列車發(fā)生碰撞時(shí)吸收車輛動(dòng)能，保護(hù)乘員安全[1?2]。常用軌道列車吸能結(jié)構(gòu)可分為壓潰式、膨脹式和切削式吸能結(jié)構(gòu)。壓潰式吸能結(jié)構(gòu)通過金屬塑形變形吸能，其比吸能高、重量輕，應(yīng)用十分廣泛[3?4]。然而，壓潰式吸能結(jié)構(gòu)存在初始峰值力大、沖擊力不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。切削式吸能結(jié)構(gòu)通過金屬材料塑性大變形和變形之后的材料破裂吸收能量[5?6]，其吸能過程平穩(wěn)，但材料的利用率低，且對(duì)刀具的性能有著很高的要求。膨脹式吸能結(jié)構(gòu)通過圓管的塑形擴(kuò)張與頂桿與圓管之間的摩擦作用吸收能量[7]，吸能效率很高，但存在失穩(wěn)現(xiàn)象[8]。摩擦吸能通過摩擦將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能，是一種穩(wěn)定的能量轉(zhuǎn)換過程，有著廣泛的工程應(yīng)用。列車盤型制動(dòng)利用閘片和制動(dòng)盤間的摩擦制動(dòng)，在世界范圍內(nèi)被各國鐵路行業(yè)采用[9?10]。在礦業(yè)工程中，呂斌等[11]提出一種摩擦盤式吸能器結(jié)構(gòu)，以防止煤礦礦車巷道內(nèi)跑車事故發(fā)生。在建筑工程領(lǐng)域，許多建筑采用摩擦耗能器來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力，其主要是由金屬組合構(gòu)件和摩擦片在一定預(yù)緊力下組成一個(gè)能夠產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦的機(jī)構(gòu)，利用滑動(dòng)摩擦做功耗散能量[12]。本文將摩擦吸能應(yīng)用于城軌車輛車端吸能結(jié)構(gòu)，提出一種新型摩擦式吸能結(jié)構(gòu)，并使用ABAQUS有限元仿真軟件對(duì)吸能過程進(jìn)行熱力耦合數(shù)值仿真，同時(shí)研究摩擦因數(shù)，中間摩擦板厚度3和碰撞初速度對(duì)結(jié)構(gòu)吸能特性的影響。

1 摩擦式吸能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1為摩擦式吸能結(jié)構(gòu)作為城軌車輛車端吸能結(jié)構(gòu)的應(yīng)用示例，吸能結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。吸能結(jié)構(gòu)的基座固定安裝在車端，摩擦導(dǎo)柱由3塊高強(qiáng)度合金鋼摩擦板和端板組成，可以相對(duì)基座運(yùn)動(dòng)，并與摩擦片之間發(fā)生摩擦消耗能量。摩擦導(dǎo)柱的中間摩擦板上設(shè)有過渡區(qū)，通過其厚度的改變來使碟形彈簧組受到壓縮產(chǎn)生壓力以供摩擦，如圖2(b)所示。摩擦片材料為粉末冶金剎車材料，具有耐高溫、摩擦因數(shù)大、摩擦因數(shù)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。防爬齒的作用是當(dāng)2車對(duì)撞時(shí)相互嚙合避免爬車。作為摩擦式吸能結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件，4組碟形彈簧安裝在基座內(nèi)部，通過彈性定位銷定位，如圖2(c)所示。碟形彈簧為圓錐形盤狀，具有低行程高作用力的特點(diǎn)。本文所使用的碟形彈簧為A系列碟形彈簧，外徑為90 mm，其組合方式為：先將5片碟形彈簧疊合，再將2組疊合的碟形彈簧對(duì)合。在碰撞初始時(shí)刻，碟形彈簧組處于自由狀態(tài)。

圖1 摩擦式吸能結(jié)構(gòu)在城軌車輛上的應(yīng)用

參考其他軌道車輛車端吸能結(jié)構(gòu)[13?14]，摩擦式吸能結(jié)構(gòu)的最大外形尺寸為220 mm×288 mm× 875 mm，摩擦導(dǎo)柱左右兩側(cè)摩擦板厚度1為15 mm，寬度1為199 mm，如圖3所示。在中央摩擦板上設(shè)計(jì)過渡區(qū)，如圖3(c)所示。中間摩擦板厚度2，3和斜角分別為10 mm，17 mm和20°?；舷鄳?yīng)位置開有導(dǎo)槽供摩擦導(dǎo)柱運(yùn)動(dòng)，其尺寸1，2和1分別為16，18和200 mm(略大于摩擦板尺寸)。尺寸匯總?cè)绫?所示。

當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，摩擦導(dǎo)柱與摩擦片發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。通過摩擦導(dǎo)柱中間摩擦板的厚度改變，造成過渡區(qū)兩側(cè)摩擦片張開，擠壓碟形彈簧，使得中間和兩側(cè)摩擦板的6個(gè)表面均受到壓力，在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生摩擦吸收動(dòng)能。通過這種方式，能夠顯著提升摩擦式吸能結(jié)構(gòu)的工作效率，縮小結(jié)構(gòu)尺寸。

1—防爬齒；2—摩擦導(dǎo)柱；3—基座蓋板；4—基座；5—碟形彈簧；6—摩擦片；7—螺栓

(a) 測(cè)視圖；(b) 正面剖視圖；(c) 過渡區(qū)

表1 摩擦式吸能結(jié)構(gòu)關(guān)鍵尺寸

2 熱力耦合有限元仿真

為進(jìn)一步研究摩擦式吸能結(jié)構(gòu)的吸能原理及過程，采用有限元法進(jìn)行仿真研究。在摩擦吸能的過程中，通過摩擦將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能并聚集在接觸表面，造成接觸表面溫度顯著上升，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成熱裂紋等不利影響。因此，有必要對(duì)摩擦式吸能結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱力耦合仿真，以獲得其在吸能過程中的真實(shí)應(yīng)力/應(yīng)變狀況。使用ABAQUS有限元分析軟件對(duì)結(jié)構(gòu)的吸能過程進(jìn)行熱力耦合仿真。

2.1 有限元模型

2.1.1 材料參數(shù)

摩擦式吸能結(jié)構(gòu)的主要材料為高強(qiáng)度合金鋼，其密度為7 800 kg/m3，彈性模量為200 GPa，泊松比0.285，屈服強(qiáng)度900 MPa。摩擦片材料為粉末冶金剎車材料，其密度為5 500 kg/m3，彈性模量為200 GPa，泊松比為0.3。為進(jìn)行熱力耦合仿真分析，還需材料的相應(yīng)熱導(dǎo)率、比熱和線膨脹系數(shù)等熱力學(xué)參數(shù)，材料參數(shù)如表2所示。

表2 熱力耦合仿真材料參數(shù)

本文所選用碟形彈簧為線性彈簧[15]，單個(gè)碟形彈簧在壓縮1.5 mm時(shí)彈力為31.4 kN。按照本文所設(shè)計(jì)組合方式進(jìn)行組合時(shí)，單組碟形彈簧在壓縮3 mm時(shí)彈力為157 kN，剛度=52.3 kN/mm。在仿真中使用connector單元模擬碟形彈簧，賦予其與實(shí)際碟形彈簧組相同的剛度。

2.1.2 接觸與邊界條件

由于本研究的對(duì)象為吸能結(jié)構(gòu)，因此在仿真研究中將車體簡(jiǎn)化為剛體。摩擦式吸能結(jié)構(gòu)的熱力耦合有限元模型如圖4所示，剛性墻位于吸能結(jié)構(gòu)前端。摩擦式吸能結(jié)構(gòu)固定在剛形體上沿方向以一定的初速度撞擊剛性墻。

圖4 有限元模型及參考坐標(biāo)系

在仿真計(jì)算中為吸能結(jié)構(gòu)的摩擦副設(shè)置面面接觸，摩擦因數(shù)為0.3，設(shè)置接觸面摩擦力做功所消耗能量的90%轉(zhuǎn)化為熱量并均勻分布在主從接觸面上[9]。由于吸能過程短暫，忽略熱對(duì)流與熱輻射。使用通用接觸來模擬仿真中的其他接觸，摩擦因數(shù)為0.1。

《EN15227:2008鐵路設(shè)施.鐵路車輛車身的防撞性要求》[16]中規(guī)定軌道車輛最高碰撞速度為10 m/s，因此設(shè)定碰撞初速度為10 m/s。參考城軌車輛車端吸能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求[14]，整個(gè)模型初始動(dòng)能約為400 kJ。同時(shí)約束剛性墻的自由度，整個(gè)模型的初始溫度設(shè)置為20 ℃。

2.2 仿真結(jié)果與討論

仿真所得力—位移曲線如圖5所示，可以看到，摩擦式吸能結(jié)構(gòu)吸能過程平穩(wěn)。當(dāng)位移=9.9 mm時(shí)，出現(xiàn)了一個(gè)初始峰值力，約為441 kN，如圖5中的點(diǎn)所示。隨后峰值力迅速下降，當(dāng)位移=16.9 mm時(shí)，降至約349 kN，如點(diǎn)所示。此后隨著結(jié)構(gòu)的不斷運(yùn)動(dòng)，力逐漸上升至平臺(tái)值直至吸能過程結(jié)束，如點(diǎn)所示。摩擦式吸能結(jié)構(gòu)的平臺(tái)力穩(wěn)定、波動(dòng)小，比常見的吸能結(jié)構(gòu)沖擊力穩(wěn)定[3]。

圖5 摩擦式吸能結(jié)構(gòu)力位移曲線

整個(gè)吸能過程摩擦式吸能結(jié)構(gòu)吸能量為399.7 kJ，滿足城軌車輛吸能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求[14]。整個(gè)結(jié)構(gòu)的最大位移為705.7 mm，平均摩擦力為566.4 kN。

由圖5可以看到，與通常的吸能結(jié)構(gòu)不同，摩擦式吸能結(jié)構(gòu)的初始峰值力要小于平均摩擦力，而常規(guī)吸能結(jié)構(gòu)其初始峰值力則明顯大于其平均沖擊力。摩擦導(dǎo)柱6個(gè)接觸面的法向力和切向力合力在方向的分量如圖6所示，切向力向分量在初始時(shí)刻由0逐漸增大直至穩(wěn)定，其初始增長階段沒有出現(xiàn)明顯波動(dòng)且平臺(tái)力穩(wěn)定。說明在吸能過程中摩擦作用逐漸增強(qiáng)直至穩(wěn)定，因此切向力是力—位移曲線的平臺(tái)值，而對(duì)曲線的初始峰值沒有影響。法向力向分量在初始時(shí)刻迅速上升至峰值之后下降，且峰值出現(xiàn)的時(shí)間也與圖5相符，可以認(rèn)為力位移曲線的初始峰值力來自于法向力向分量在初始時(shí)刻的峰值力，其原因?yàn)椋耗Σ疗c過渡區(qū)在初始時(shí)刻發(fā)生碰撞造成接觸面法向力迅速上升，隨著吸能結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，過渡區(qū)與摩擦片不再產(chǎn)生碰撞，使法向力達(dá)到峰值后迅速下降。綜上所述，摩擦式吸能結(jié)構(gòu)的初始峰值力比平均摩擦力小。

圖6 摩擦式吸能結(jié)構(gòu)初始峰值力組成

摩擦式吸能結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程如圖7所示，為清楚顯示結(jié)構(gòu)在吸能過程中的運(yùn)動(dòng)，圖中省略了基座等外部結(jié)構(gòu)，僅顯示摩擦導(dǎo)柱與摩擦片間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如圖7(a)所示，當(dāng)=1 ms時(shí)因過渡區(qū)的初始時(shí)刻碰撞而產(chǎn)生撞擊力峰值；隨后摩擦片與過渡區(qū)不再發(fā)生碰撞，如圖7(b)所示，此時(shí)力位移曲線迅速下降；隨著進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)，碟形彈簧受壓作用力增大，如圖7(c)和7(d)所示，力位移曲線隨之上升；當(dāng)摩擦導(dǎo)柱與摩擦片完全接觸后摩擦力趨于穩(wěn)定，整個(gè)吸能過程的運(yùn)動(dòng)與力位移曲線相符。

吸能結(jié)束后摩擦作用消耗了329 kJ能量，占初始動(dòng)能的82 %。此外，吸能過程中還產(chǎn)生了黏性損耗(49.4 kJ)與應(yīng)變能(11.6 kJ)，其原因在于，材料內(nèi)部阻尼消耗了一部分動(dòng)能，同時(shí)吸能結(jié)束后碟形彈簧組仍處于壓縮狀態(tài)，具有一定的彈性勢(shì)能。

(a) t=1 ms；(b) t=2 ms；(c) t=5 ms；(d) t=10 ms

隨著吸能結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，摩擦副上生成大量熱能，造成溫度升高。摩擦導(dǎo)柱的最高溫度為 224.4 ℃，出現(xiàn)在過渡區(qū)，如圖8(a)所示。造成這種現(xiàn)象的原因在于：在吸能的初始階段，摩擦片與摩擦導(dǎo)柱過渡區(qū)發(fā)生碰撞與擠壓，在過渡區(qū)發(fā)生持續(xù)的摩擦，造成熱量聚集在過渡區(qū)表面。而摩擦片的最高溫度約為869 ℃，如圖8(d)所示。摩擦片的最高溫度集中在摩擦片中央?yún)^(qū)域，呈環(huán)形分布在摩擦片上，與碟形彈簧接觸面相符，而其余大部分區(qū)域均低于600 ℃。其原因在于：摩擦導(dǎo)柱在制動(dòng)過程中與摩擦片接觸面始終在變化，而摩擦片的接觸面固定不變。此外，摩擦片的溫度場(chǎng)分布云圖也說明摩擦片應(yīng)采用耐高溫摩擦材料，如飛機(jī)剎車片 材料。

整個(gè)吸能過程中，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力最大值為 766 MPa，沒有超過材料的屈服強(qiáng)度，可以認(rèn)為在考慮熱效應(yīng)的情況下本吸能結(jié)構(gòu)安全可靠，能夠穩(wěn)定發(fā)揮吸能作用。

(a) t=10 ms；(b) t=70 ms；(c) t=120 ms；(d) 摩擦片溫度場(chǎng)

3 摩擦式吸能結(jié)構(gòu)影響因素分析

3.1 摩擦因數(shù)μ對(duì)吸能特性的影響

改變摩擦因數(shù)，變化范圍為0.28~0.36，中間摩擦板厚度3固定為17 mm，碰撞初速度為 10 m/s。

圖9(a)為結(jié)構(gòu)的平均摩擦力與初始峰值，隨摩擦因數(shù)增大，初始峰值力從422 kN上升至507 kN，而平均摩擦力由536 kN上升至661 kN，且增長呈線性關(guān)系。這表示當(dāng)摩擦因數(shù)增大時(shí)摩擦作用增強(qiáng)，初始碰撞也有所增強(qiáng)。圖9(b)為摩擦片與摩擦導(dǎo)柱的最高溫度與結(jié)構(gòu)最大熱應(yīng)力，增大摩擦因數(shù)將造成結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)明顯上升，從869℃升高至901℃，其原因在于：平均摩擦力的增大導(dǎo)致更多的熱量生成在接觸表面，從而造成溫度升高，也使得結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力上升。當(dāng)=0.36時(shí)，結(jié)構(gòu)最大熱應(yīng)力為836 MPa。

3.2 中間摩擦板厚度t3對(duì)吸能特性的影響

改變中間摩擦板厚度3，變化范圍為16~17 mm，摩擦因數(shù)μ為0.3，碰撞初速度恒定10 m/s。

中間摩擦板厚度3對(duì)吸能特性的影響與摩擦因數(shù)相類似，如圖10(a)所示，當(dāng)厚度3由16增大到17 mm時(shí)，結(jié)構(gòu)初始峰值力從370 kN上升至441 kN，而平均摩擦力由495 kN上升至566 kN。這是因?yàn)橹虚g摩擦板厚度3的增大使初始碰撞增強(qiáng)，同時(shí)彈簧壓縮量變大，使得摩擦力增大。從圖10(b)中可以看出，隨著厚度3的增大，摩擦片、摩擦導(dǎo)柱的最高溫度和結(jié)構(gòu)最大熱應(yīng)力均有上升。摩擦片最高溫度由757 ℃升高至869 ℃，結(jié)構(gòu)最大熱應(yīng)力由701 MPa升高至766 MPa。因此，增大中間摩擦板厚度3可以使結(jié)構(gòu)吸能量顯著增加，但需要考慮溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)上升所帶來的不利影響，同時(shí)過渡區(qū)厚度3的增大受到碟形彈簧最大許用壓縮量的限制。

3.3 碰撞初速度v對(duì)吸能特性的影響

改變碰撞初速度，變化范圍為10~15 m/s，中間摩擦板厚度3為17 mm，摩擦因數(shù)為0.3。

如圖11(a)所示，隨著碰撞速度增大，初始峰值力由441 kN逐漸增大至503 kN，而平均摩擦力僅有小幅度上升，這是因?yàn)槌跏挤逯盗Φ纳仙沟眠^渡區(qū)的吸能量有所增加。可以看出，碰撞速度的增大僅對(duì)結(jié)構(gòu)的初始碰撞有影響而并不會(huì)增強(qiáng)摩擦作用。從圖11(b)中可以看到，與增大摩擦因數(shù)和中間摩擦板厚度不同，碰撞速度增大會(huì)使得摩擦片溫度升高而摩擦導(dǎo)柱溫度略有降低。造成這種現(xiàn)象的原因是：摩擦片溫度相比摩擦導(dǎo)桿要高，當(dāng)速度提高后摩擦片與摩擦導(dǎo)柱接觸表面之間單位時(shí)間內(nèi)的熱量傳導(dǎo)減少，加劇了摩擦片上的熱量聚集。當(dāng)=15 m/s時(shí)，摩擦片最高溫度達(dá)到991 ℃。同時(shí)速度的增大同樣會(huì)帶來結(jié)構(gòu)最大熱應(yīng)力增大，當(dāng)=15 m/s時(shí)，結(jié)構(gòu)最大熱應(yīng)力為974 MPa。

圖9 摩擦因數(shù)對(duì)吸能特性的影響

圖10 中間摩擦板厚度t3對(duì)吸能特性的影響

圖11 碰撞初速度v對(duì)吸能特性的影響

4 結(jié)論

1) 通過有限元仿真分析研究，本文設(shè)計(jì)的摩擦式吸能結(jié)構(gòu)能夠在發(fā)生碰撞時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定摩擦吸收動(dòng)能，其摩擦力平穩(wěn)，能夠滿足城軌車輛吸能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

2) 本文設(shè)計(jì)的城軌車輛用摩擦式吸能結(jié)構(gòu)與常規(guī)的吸能結(jié)構(gòu)不同，其初始峰值力小于平均摩擦力，其原因在于：由于過渡區(qū)之間的初始碰撞在接觸面產(chǎn)生法向力峰值，隨著吸能結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)法向力迅速下降，使得法向力在運(yùn)動(dòng)方向的分量產(chǎn)生峰值，同時(shí)接觸面摩擦力隨著吸能結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)逐漸上升直至穩(wěn)定。

3) 增大摩擦因數(shù)與中間摩擦板厚度3，吸能結(jié)構(gòu)的平均摩擦力、初始峰值力均明顯增大。因此，使用摩擦因數(shù)更大的摩擦材料或加厚中間摩擦板將使摩擦式吸能結(jié)構(gòu)的吸能量增大，但同時(shí)會(huì)造成結(jié)構(gòu)熱效應(yīng)的提升，帶來一定的不利影響。此外，中間摩擦板厚度還受到碟形彈簧最大許用壓縮量的限制。

4) 碰撞初速度的增大將造成初始峰值力明顯增大而對(duì)平均摩擦力影響很小，因此碰撞速度的增大僅對(duì)結(jié)構(gòu)的初始碰撞有影響而并不會(huì)增強(qiáng)摩擦作用。同時(shí)速度增大也將造成結(jié)構(gòu)熱效應(yīng)的提升，尤其是加劇摩擦片上的熱量聚集效應(yīng)。

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(編輯 陽麗霞)

Numerical investigations of a new frictional energy absorption structure for urban railway vehicle

WANG Tianjun1, 2, 3, LU Zhaijun1, 2, 3, SUN Chengming1, 2, 3, WANG Junyan1, 2, 3

(1. Key Laboratory of Traffic Safety on Track, Central South University, Ministry of Education, Changsha 410075, China; 2. Joint International Research Laboratory of Key Technology for Rail Traffic Safety, Changsha 410075, China; 3. National & Local Joint Engineering Research Center of Safety Technology for Rail Vehicle, Changsha 410075, China)

To improve the crashworthiness and protect the safety of occupants of urban rail vehicles, in this paper a new energy absorption structure (EAS) base on friction for metro vehicles was proposed. The finite element model (FEM) was established by using ABAQUS for thermo-mechanical coupled analysis. Moreover, the effects of parameters of this new EAS on the energy absorption characteristics were studied. The results show that the friction force of this new EAS is stable and this new EAS can meet the design requirements of urban railway vehicle end energy absorption structure. The initial rigid impact of this EAS decreases rapidly so that the initial peak force is smaller than average friction force. Further results show that the increase of friction coefficientorthicknesstwill cause the linear increase of initial peak force and mean friction force, meanwhile enhance thermal effects. The increase of initial impact velocitywill increase initial peak force transparently while its effect on mean friction force is slight, and exacerbate heat accumulation of friction plate.

urban railway vehicle; energy absorption structure; frictional energy absorption; finite element simulation; thermo-mechanical coupled analysis

10.19713/j.cnki.43?1423/u.2019.05.025

U270.38

A

1672 ? 7029(2019)05 ? 1299 ? 08

2018?06?25

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(U1334208)

魯寨軍(1975?)，男，湖南醴陵人，教授，博士，從事軌道車輛結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)研究；E?mail：qlzjzd@csu.ed.cn