本书是高速铁路工程技术创新丛书之一，由国家铁路局组织编写。本书系统的阐述了现代高速列车碰撞安全防护的基本理论与技术、实验方法和工程实践等内容。全书共7章，主要针对高速列车结构安全防护理论与技术，从国内外研究现状、高速轨道车辆碰撞安全防护标准、碰撞动力学有限单元法、列车碰撞动力学有限元仿真、列车乘员二次碰撞动力学仿真、高速轨道车辆碰撞安全防护性能提升、高速轨道车辆碰撞安全防护实验技术以及碰撞工程实例等方面进行了介绍、分析与总结，具有很好的概括性、指引性与先进性。
本书可供从事高铁装备领域科研、制造和教学的科研人员、技术人员及教学人员阅读参考。

许平，1971年2月出生，中南大学交通运输工程专业博士毕业，现任中南大学交通运输工程学院教授、博士生导师。国家“万人计划”科技领军人才，科技部创新人才推进计划重点领域创新团队负责人，教育部“新世纪”人才。兼任轨道交通安全教育部重点实验室副主任、湖南省铁道学会机车车辆委员会主任。主要研究领域为列车碰撞安全保护技术、轨道车辆结构设计与优化。主持和承担国际重大合作项目2项、重大研发项目4项、其他国家级课题13项。获国家科技进步一等奖（创新团队奖）1项、国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项、中国专利金奖2项、省部级科技进步特/一等奖8项、茅以升铁道科学技术奖1项以及火车头奖章。

1 绪论
1.1 高速列车撞击事故分析
1.2 高速列车车辆结构耐撞性评估标准与设计理念
1.2.1 轨道车辆碰撞安全防护研究概况
1.2.2 高速列车结构安全防护评估标准
1.2.3 高速列车车辆结构耐撞性设计理念
1.3 高速列车碰撞安全防护研究内容与研究方法
1.3.1 高速列车碰撞安全防护研究内容
1.3.2 高速列车碰撞安全防护研究方法
2 碰撞动力学有限单元法
2.1 多刚体动力学分析
2.1.1 多刚体动力学基础知识
2.1.2 列车碰撞多刚体动力学模型建立
2.1.3 常用软件
2.1.4 列车多刚体动力学碰撞响应分析
2.2 列车碰撞动力学显式非线性有限元分析基础
2.2.1 显式非线性有限元基本控制理论和方程
2.2.2 显式积分算法与时步控制
2.2.3 单元类型和特性说明
2.3 材料非线性理论
2.3.1 材料非线性基本理论和方程
2.3.2 非线性材料本构关系模型
2.3.3 应变率的影响
2.4 几何非线性问题的本构关系
2.4.1 几何非线性问题的应变、应力度量
2.4.2 大位移、大转动、小应变问题的本构关系
2.5 碰撞接触非线性问题
2.5.1 碰撞接触界面算法
2.5.2 接触摩擦力的计算
2.6 常用有限元软件
2.7 高性能并行计算系统
3 列车碰撞动力学有限元仿真分析
3.1 碰撞动力学模型的建立
3.1.1 车辆有限元力学模型
3.1.2 转向架有限元力学模型
3.1.3 列车连接装置有限元力学模型
3.1.4 碰撞障碍物力学模型
3.2 碰撞边界条件
3.2.1 初始边界条件
3.2.2 接触边界条件
3.3 列车碰撞动力学响应分析
3.3.1 仿真计算可信性分析
3.3.2 整车和关键部件变形分析
3.3.3 相关的历史变量分析
3.3.4 数据处理和指标计算
3.3.5 切片显示
3.4 列车耐撞击特性评估
3.4.1 生存空间要求
3.4.2 减速度要求
3.4.3 爬车要求
4 乘员二次碰撞动力学仿真分析
4.1 生物力学
4.2 碰撞生物力学
4.2.1 碰撞生物力学模型分类
4.2.2 碰撞假人模型
4.3 碰撞损伤基准
4.3.1 损伤及损伤分级
4.3.2 碰撞损伤评价
4.4 车辆内饰结构力学模型
4.5 乘员二次碰撞边界条件
4.5.1 激励加速度边界条件
4.5.2 多车体耦合碰撞边界条件
4.5.3 车体—乘员耦合碰撞边界条件
4.6 乘员二次碰撞动力学响应分析及损伤评估
4.6.1 动力学响应分析
4.6.2 损伤评估
5 高速列车碰撞安全防护性能提升设计方法
5.1 列车碰撞能量分配管理设计
5.1.1 列车碰撞能量分配管理主要内容
5.1.2 列车碰撞能量分配管理设计要求
5.1.3 列车碰撞能量分配管理碰撞场景设计
5.1.4 典型列车碰撞能量分配管理碰撞设计
5.2 车体结构耐撞击性能优化设计
5.2.1 车体结构优化
5.2.2 车体结构材料优化
5.3 车辆间纵向连接装置吸能特性提升
5.3.1 车钩缓冲装置吸能特性优化提升
5.3.2 车体端部吸能部件设计
5.4 承载吸能一体化车体结构设计
5.4.1 头车
5.4.2 中间车
5.5 高比吸能端车专用吸能材料和结构
5.5.1 多胞多孔轻质吸能材料
5.5.2 复合材料和复合材料结构
5.6 车辆内饰结构及其空间布局优化
6 高速列车碰撞安全防护实验技术
6.1 静动态材料参数测试
6.1.1 万能试验机
6.1.2 落锤实验
6.1.3 分离式霍普金森压杆
6.1.4 玻璃材料的分离式Hopkinson压杆实验
6.2 车体零部件结构台车碰撞冲击实验
6.2.1 实验设计
6.2.2 实验步骤
6.2.3 实验结果与分析
6.3 整车碰撞实验技术
6.3.1 碰撞场景
6.3.2 实验目的
6.3.3 实验依据
6.3.4 实验要求
6.3.5 实验测试
6.3.6 实验设备
6.3.7 实验程序
6.3.8 实验数据处理
6.4 小尺度多编组列车模型碰撞实验技术
6.5 乘员防护台车实验
6.5.1 乘员防护台车实验目的
6.5.2 乘员防护台车实验场地
6.5.3 乘员防护台车实验设备
6.5.4 乘员防护台车实验测试技术
6.6 有限元仿真分析和实验结果对标
6.6.1 铝蜂窝结构轴向压缩实验
6.6.2 铝蜂窝结构轴向压缩仿真
7 工程实例
7.1 动车组碰撞数值仿真分析
7.1.1 动车组碰撞动力学有限元模型建立
7.1.2 碰撞场景1
7.1.3 碰撞场景2
7.1.4 碰撞场景3
7.1.5 碰撞场景4
7.2 动车组碰撞实验
7.2.1 司机室结构碰撞实验样件
7.2.2 实验工况
7.2.3 实验台车重量
7.2.4 测点布置
7.2.5 实验结果
参考文献