第20卷第4期2023年4月铁道科学与工程学报JournalofRailwayScienceandEngineeringVolume20Number4April2023动车组行李架耐撞性分析及优化设计高广军，宋瑜嘉，于尧，关维元(中南大学交通运输工程学院，轨道交通安全教育部重点实验室，湖南长沙410075)摘要：现有列车行李架仅考虑静载荷要求，为了提升动车组列车行李架耐撞性，降低碰撞事故中乘员二次损伤的风险，开展250km/h标准动车组列车行李架的碰撞特性研究和耐撞性优化设计。首先，基于LS-DYNA显式非线性有限元程序，建立动车组列车行李架有限元模型，仿真分析现有动车组列车行李架结构碰撞响应；其次，采用加宽安装座并在行李架端部加装蜂窝吸能结构和调整螺栓预紧力的方法对行李架耐撞性进行设计，对改进后行李架的碰撞响应进行参数分析；最后，以螺栓预紧力、蜂窝吸能结构压缩强度和托架拉杆厚度作为设计变量，以比吸能、位移和冲击峰值力作为设计目标，采用优化拉丁超立方试验设计获取样本空间，构建设计变量和设计目标的响应面近似模型，选用NSGA-II遗传算法对行李架进行耐撞性多目标优化设计。研究结果表明：现有动车组行李架结构碰撞后安装螺栓失效，行李和行李架掉落，存在对乘员造成损伤的风险；改进后的行李架在碰撞时沿安装座滑动并压缩蜂窝吸能结构，通过行李架与安装座的摩擦和蜂窝材料塑性变形耗散行李碰撞动能，行李未发生掉落；多目标优化设计后得到行李架耐撞性Pareto前沿，行李架在平衡解处具有更优异的耐撞性能，且优化与仿真结果误差在5%以内。关键词：动车组行李架；数值仿真；耐撞性；优化设计中图分类号：U270.38文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7029（2023）04-1469-09CrashworthinessanalysisandoptimizationdesignofEMUluggagerackGAOGuangjun,SONGYujia,YUYao,GUANWeiyuan(KeyLaboratoryofTrafficSafetyofMinistryofEducation,SchoolofTrafficandTransportationEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China)Abstract:Duetotheexistingtrainluggagerackonlyconsidersthestaticloadrequirements,collisioncharacteristicsresearchandcrashworthinessoptimizationdesignfor250km/hstandardEMUtrainluggagerackwereconducted.ThegoalwastoimprovethecrashworthinessofEMUtrainluggagerackandreducetheriskofsecondarydamagetooccupantsinthetraincollisionaccidents.First,thefiniteelementmodelofEMUtrainluggagerackwasestab...
