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列车碰撞是一个非线性大变形的瞬态运动过程,全尺寸车辆的碰撞试验是检验车辆被动安全性能最好的处理手段之一,但是由于列车试验场地、检测手段和资金的限制,很难进行多次重复性的实车碰撞试验。因此,本文基于工程实际中列车碰撞试验的压力和限制,提出一种等效缩比的小比例列车碰撞仿真模型,有效地分析列车在碰撞过程中主要吸能区域的吸能特性,为全尺寸列车的研究提供一种技术支持,主要的研究内容如下:首先,根据列车在碰撞过程中的变形模式,划分吸能区间,利用量纲分析的方法来描述碰撞过程中的参数信息,结合相似理论以及E.Buckingham定理推导了地铁车辆所遵循的相似准则、基本物理量和导出物理量,选用不同的比例因子对车辆进行等效缩比,为后续车辆碰撞性能分析提供理论支持。其次,选用全尺寸、1/2、1/4和1/5四种比例建立薄壁吸能管与刚性障碍物之间的碰撞场景,通过对不同比例的薄壁吸能管仿真特性的对比,得出了产生材料吸能特性偏差的内在原因,材料的流动应力随着应变率的改变会产生波动,且材料的应变率量纲表达值与比例因子成反比关系,因此模型比例越小,所预测的全尺寸真实的吸能特性的精确度就越差,证明了相同材料、不同比例的结构模型的材料参数特性并非完全一致。对此,利用Cowper-Symonds和Johnson-Cook公式建立了两种本构模型对材料的应变率特性进行了修正,在保证材料不变的前提下,改善了小比例模型的预测误差范围,大大提高了基于小比例模型预测全尺寸吸能特性的精确度,随后利用这种修正方法建立了单节车辆与刚性障碍物碰撞以及单节车辆之间对撞的仿真场景,结合了钩缓装置、防爬吸能装置和车体结构的分级吸能区间的碰撞特性,改善了基于小比例模型预测全尺寸车辆的碰撞特性和结构变形模式,最大误差控制在10%之内,可有效的诠释全尺寸地铁车辆的碰撞特性。最后,本文综合了不同的尺寸模型特征、不同的材料本构关系以及不同的碰撞场景的仿真对比结果,提出了一种基于小比例模型结构的吸能特性和变形模式,预测全尺寸车体结构特性的设计方法,最终可指导地铁车辆的耐撞性能设计。论文研究成果可应用于地铁车辆主要吸能区域的设计和研究,为研究者节约大量的科研费用和时间成本,具有一定的理论意义和工程价值。