刚性护栏及半刚性护栏与车辆碰撞的安全性模拟分析

为了明确刚性护栏与半刚性护栏的安全性能及适用性,基于动态显示有限元法建立了车辆碰撞护栏模型,对我国高速公路常用的刚性护栏和半刚性护栏的安全性进行了模拟分析,计算了不同质量的车辆与护栏碰撞时的护栏变形、车辆质心加速度及车辆轨迹.模拟结果表明,刚性护栏具有抗冲击性强的优势,但驾乘人员所承受的冲击力较大,且车辆导向性较差;半刚性护栏具有较好的车辆导向性,对驾乘人员也有一定的保护作用,但抗大型车辆的冲击性能较差.建议在选择护栏时,应当根据这2种护栏各自的优缺点,结合路段的地形、交通组成情况进行选用.此外,为了提高护栏的安全性能,需增加半刚性护栏的波形板厚度,而对于刚性护栏,需要在其表面上安装一层弹性材料.

车撞半刚性护栏的耦合动力学行为分析

为定量研究车撞半刚性护栏的耦合动力学行为,基于有限元方法综合考虑了车体和护栏的结构的非线性动力学行为,建立了车撞半刚性护栏的耦合数值模型。通过将数值计算结果与试验及理论经验公式对比,验证了耦合数值模型的准确性。利用该数值模型定量研究了车体速度、立柱壁厚、碰撞角度对耦合动力学行为的影响,并对实际护栏工程进行优化设计。结果表明:在大货车速度为60 km/h、立柱壁厚为4.5 mm、碰撞角度为19°时的基准模型下,碰撞速度、立柱壁厚、碰撞角度的敏感度值分别为1.0、1.0、0.741,因此,碰撞速度与立柱壁厚是需要重点考虑的设计参数。该耦合数值模型可用于优化设计实际工程的半刚性护栏。

冲击荷载下半刚性护栏的非线性有限元分析

利用LS_DYNA有限元软件建立了半刚性护栏在冲击荷载作用下的有限元模型 ,并将护栏受到冲击时的能量吸收情况以及加载头的速度和加速度随时间变化的有限元分析结果与实验结果进行了对比 .分析表明 ,有限元方法是研究护栏力学性能的有效手段 。

半刚性护栏系统模型冲击实验研究

在Instron 92 5 0落锤式冲击试验机的基础上 ,设计和实现了刚性护栏系统 (包括W梁、防阻块和立柱 )的模型实验系统 .通过该实验系统开展了半刚性护栏系统的冲击实验研究 ,得到护栏系统的各部件在冲击条件下的变形特点 .由实验结果计算得到了W梁和防阻块的变形能 ,并考察了它们在冲击过程中对能量吸收的贡献 ,其中W梁的吸收能量约为总吸收能量的 5 0 %～ 6 5 % ,防阻块的吸收能量约为 1 5 %～ 2 5 % .

基于数值模拟的半刚性护栏性能优化

ANSYS/LS-DYNA数值模拟的计算结果表明,按规范设计的波形梁Ⅰ型(WBSGⅠ)护栏在车辆与刚性护栏的碰撞过程中,不能满足承载力要求,导向性差,有可能发生车辆越出护栏的坠车事故.参考东海大桥的护栏设计标准(TBSG),对规范中护栏各部件的设计参数做出调整,设计出波形梁Ⅱ型(WBSGⅡ)护栏.模拟结果表明,该护栏提高了护栏的安全性和车辆导向性.计算结果可为实车试验和工程实际应用提供参考依据.

波形梁半刚性护栏与汽车碰撞的仿真

对一个给定的波形梁半刚性护栏结构设计进行耐撞性评价.采用大型有限元软件ABAQUS,模拟了汽车碰撞波形梁半刚性护栏的动态响应,研究了碰撞过程中护栏的最大侧向水平位移和护栏系统的吸能特性,分析了影响护栏耐撞性的各种因素.护栏在碰撞过程中通过变形吸收了总动能损失的30.8%的能量,对小轿车起到了很好的导向作用.通过改变汽车的重心高度,对原有设计提出了优化建议.用数值方法对车轮与地面的摩擦系数对耐撞性的影响进行了模拟.仿真计算的结果与全尺寸试验结果进行了比较,二者的趋势基本吻合,表明仿真结果的有效性.

汽车冲撞刚性护栏冲击力的计算

本文对国内外常用的计算冲击力的方法进行了讨论.针对其不足之处,提出一种将汽车和护栏作为连续系统的动力计算方法,并与作者所做的载重汽车直接冲撞钢筋混凝土护栏足尺模型试验结果进行了比较,计算结果良好.

高速公路半刚性护栏静态缩比试验研究

对波形梁 (W形截面 )半刚性护栏实物材料和缩比模型材料进行静态范围内的拉伸及四点弯曲试验 ;研究了静载下两种材料的本构关系 ,考察了它们的应变率敏感性 .试验结果表明材料对应变率不甚敏感 .通过对护栏缩比模型进行三点弯曲试验研究 ,考虑了不同支座条件对变形和能量吸收的影响 ,归纳了失效试件的变形种类并计算了相应的变形能 .

半刚性双波护栏与双条半刚性护栏防撞性能仿真对比

基于ANSYS/LS-DYNA仿真平台,对车辆与半刚性护栏碰撞进行了数值模拟计算,对比分析了半刚性双波护栏和双条半刚性护栏在车辆运行轨迹、乘员安全性及护栏变形量3个方面的差异。研究结果表明:半刚性双波护栏容易造成某些车辆与其碰撞时发生下钻事故和骑跨事故;双条半刚性护栏可以有效防止此类事故的发生,并达到了车内乘员和车辆行驶的安全要求。

半刚性护栏的静载实验及能量吸收特性

通过对半刚性护栏 (W形截面 )缩比试件在两种支座情况下进行一次加载和多次加卸载的三点弯曲实验 ,分析了半刚性护栏结构的弯曲变形特点 .计算了试件在各加卸载阶段的变形能 ,并与加载头在相应阶段中施加的能量作比较 ,从而考察了各类变形在加载过程中对能量吸收的贡献 .

刚性护栏在事故碰撞中的冲击力计算

对刚性护栏在事故碰撞中的冲击力计算方法进行了讨论和简要的评论．对将汽车和护栏作为连续系统的动力模型作出了修正．采用该修正模型，研究了刚性护栏在汽车撞击作用下的动力响应，并分析和讨论了冲击角度、冲击速度、冲击质量，以及回弹刚度等因素对冲击力的影响．

高速公路双条半刚性护栏结构设计

针对我国高速公路护栏难以满足不同车型碰撞需求的问题,对高速公路护栏的结构及参数进行研究。采用能量守恒方法,建立车辆骑跨护栏事故数学模型,提出了双条半刚性护栏新型结构;采用均匀设计方法,对交通组成要素和车型外形参数进行分析,确定了双条半刚性护栏的有关参数。研究结果表明:该护栏可有效防止微型车下钻护栏和大型、重型车骑跨护栏等恶性交通事故的发生。

大力开展半刚性护栏防撞新机理的研究

本文从大系统观点出发 ,运用系统工程思想 ,提出将汽车 -半刚性护撞护栏碰撞系统作为一个完整耦合的大系统 ,来研究半刚性护栏防撞新机理。系统地阐述了半刚性护栏防撞新机理的基本思想、国内外相关技术发展概况及国内需求、主要研究内容及技术关键、研究策略。

半刚性护栏受冲击载荷时力学行为数值模拟

对一个给定的半刚性护栏的设计结构进行抗冲击能力评价,同时对车辆质心与护栏悬挂点之间的距离参数进行优化。采用Abaqus6.5软件对弹塑性大变形动力学接触问题进行有限元数值计算,给出了不同质心高度和不同质量车辆与护栏系统碰撞时车辆的最大外向位移,比较了车辆质心不同高度对应的冲击载荷下护栏系统吸收能量的特性。同时计算和讨论了车辆与地面的摩擦系数对护栏系统行为的影响。数值计算结果表明,给定的护栏系统设计能够有效拦阻和引导质量为1500kg、时速80km/h的失控汽车;在拦阻质量为10000kg、40km/h时速的失控车辆时也比较成功,但不能使之回到正常行驶路线上。车身质心与护栏悬挂点相对距离为0.6m时,护栏系统能在与车体碰撞时发挥最佳吸能效果。

波形梁半刚性护栏与汽车碰撞的仿真分析及其结构优化

针对高速公路广泛使用的波形梁半刚性护栏建立“护栏—汽车”碰撞体系耦合动力学有限元模型,研究护栏立柱对汽车绊阻效应的形成过程,提出解除护栏立柱对汽车绊阻效应的一种有效方法。

厢式货车与刚性护栏碰撞的仿真分析

针对高速公路涉及刚性护栏的交通事故频发,造成财产损失较大的情况,在CAD数据模型的基础上,采用有限元分析软件Hyper Works的前处理模块Hyper Mesh,建立了厢式货车-刚性护栏的有限元模型。在Ls-Dyna环境下,对厢式货车与刚性护栏进行碰撞仿真实验,并利用Hyper View及Hyper Gaph分析了厢式货车变形情况、运动轨迹及乘员安全情况。分析结果表明,刚性护栏起到了很好的导向和防御作用。

汽车碰撞波形梁半刚性护栏的简化计算

应用Newmark β法,对汽车碰撞半刚性护栏进行简化计算,解决碰撞过程中的非线性问题.分别对不考虑汽车转动和考虑汽车转动建立了简化模型,对汽车碰撞护栏进行时程分析.通过与LS-DYNA有限元模拟结果对比表明,考虑汽车转动的简化计算方法能较准确地对碰撞过程进行时程分析,帮助护栏设计人员更清楚了解碰撞过程和碰撞作用机理,有利于护栏的优化设计.

刚性护栏的表面修饰设计

概述了刚性护栏表面修饰的主要做法和相关研究,阐述了其主要设计原则,并以F型砼护栏为例进行了说明。

新型刚性护栏防撞性能的数值模拟

为了验证在车辆与护栏的碰撞过程中,通过改造标准F型混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的可能性,开发设计了IF型刚性护栏,并引入Ford F800车型在ANSYS/LS-DYNA软件环境中进行碰撞仿真分析。数值模拟结果表明:混凝土刚性护栏截面形式的改变对碰撞过程的影响显著,IF型刚性护栏结构具有更好的车辆导向性和乘员安全性;通过改造混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的做法是可行的;给出的IF型刚性护栏的设计图可为进一步的实车碰撞试验提供参考依据。

半刚性波形梁护栏受侧面碰撞的有限元仿真

护栏是重要的交通安全设施,车辆与公路护栏的侧面碰撞是一个较为复杂的事件.为了弥补实物碰撞实验周期长、研究成本高的不足,采用有限元仿真技术对此进行研究.建立了护栏受侧面碰撞的有限元模型并进行了仿真计算分析.将有限元计算所得加速度结果与相应规范中理论计算值进行比较,二者比较接近.结果表明可应用有限元法进行半刚性波形梁护栏受侧面碰撞仿真模拟,为新型护栏的研究开发缩短周期并节约成本.