桥墩倾斜方向对自浮式防撞装置防护效果影响研究

随着航道上大跨度桥梁的建设愈加广泛,其桥墩在水面附近往往具有一定的倾斜角度。为研究桥墩倾斜方向对自浮式防撞装置防护效果的影响,文章基于装备自浮式防撞装置的2种倾斜方向的桥墩与6000DWT级散货船为研究对象进行非线性有限元仿真碰撞计算,分析桥墩倾斜方向对不同航速船舶撞击下桥墩撞击力、系统能量转换、船艏结构破坏的影响。结果表明:外倾式桥墩受到撞击力更小,其防撞装置通过变形吸收能量更多、防护效果更好。研究成果可为大跨度桥墩设计与防撞装置的开发提供重要的参考价值。

复合材料在汽车防撞梁上的应用研究进展

为促进复合材料在汽车构件中的应用,以汽车保险杠防撞梁为例,对复合材料防撞梁的材料、结构设计以及保险杠内部零件连接的研究进展进行综述。简述了碳纤维、玻璃纤维以及天然纤维等复合材料在汽车防撞梁上的研究进展,介绍了不同结构复合材料防撞梁对于耐撞性能的影响,分析了保险杠内部零件不同连接方式的优缺点。最后提出了汽车复合材料防撞梁的未来发展方向,应注重新型复合材料的开发、防撞梁结构的优化设计以及新型连接方式的研究。

钢橡胶组合防撞装置试验与动力性能研究

为减少船桥撞击损伤,提出一种新型的钢-橡胶组合防撞装置.首先设计3组大比例试验构件,通过拟静力试验研究装置整体受力性能、破坏模式以及承载力;然后通过试验验证有限元模型,明确了焊缝对结构受力的影响,进行了装置整体动力性能分析.结果表明:钢-橡胶组合防撞装置由于填充轮胎的支撑作用,承载能力明显高于空筒防撞装置;钢-橡胶组合防撞装置具有很好的缓冲消能效果,在正撞和20°斜撞工况下耗能均达到35%以上,满足阻碍船舶与桥墩撞击的功能;回收轮胎不仅实现了一定的拨转功能,还起到耗能作用,轮胎填充能提升耗能5%以上,对船有回弹作用;同时,轮胎的填充不仅能提升自浮性能,更提升了装置整体性能.

多胞体汽车后防撞吸能器耗能机制研究与结构优化设计

为有效提升后防撞系统耐撞性能以满足碰撞冲击载荷作用下的车辆被动安全需求,研发了6种正多边形镶嵌的多胞体薄壁吸能器。基于简化超折叠单元理论分析了截面参数和肋板连接方式对薄壁吸能器的能量耗散途径与影响机制;采用ABAQUS数值仿真探究了各种吸能器吸能特性,同时揭示了正八边形截面、肋板对边连接的薄壁吸能器吸能特性优异;依托拉丁超立方试验方法和基于Kriging代理模型的NSGA-II遗传算法进行多目标优化,确定了吸能器内薄壁管截面尺寸、管壁和肋板厚度分别为18.073 mm、1.669 mm、1.924 mm。结果分析表明,参数优化后的正八边形多胞体吸能器压溃吸能过程平稳可靠,能够为后防撞系统吸能器的结构设计提供参考。

弧形自浮式防撞装置运动响应及受力特性分析

针对弧形自浮式防撞装置导向机构在日常运行过程中易发生塑性变形的问题,建立了基于三维势流理论的弧形自浮升降式防撞装置水动力分析模型,对不同入射角的波浪与水流共同作用条件下装置的运动响应及导向机构的受力特性进行分析,结果表明:水流的持续作用有利于减小防撞装置的运动响应;浮筒下游侧导向机构的刚度较大导致了该部分机构受力过于集中而其他导向机构未受力或者受力较小的现象;波浪入射角对导向机构的受力影响较大,当波浪入射角与水流流向的夹角较小时,波流的叠加效应会增大,造成下游侧导向机构受力陡增。

基于MATLAB矢量化物质点法的车身防撞梁碰撞分析

基于MATLAB矢量化的物质点法(material point method,MPM)框架,分析车身前防撞梁的碰撞冲击问题。MPM在每一迭代步将物理参数在物质点和背景网格间相互映射,使用MATLAB矢量化框架可以使用户在快速入门的同时保证求解效率,其应力更新采用车身结构材料的弹塑性本构模型。前防撞梁碰撞冲击数值算例结果表明,MPM可以保证求解精度,同时矢量化技术可以大幅提高求解效率。

长沙暮坪湘江特大桥主桥抗撞性能研究与防撞设计

为保证长沙暮坪湘江特大桥主桥船-桥碰撞安全性,对该桥进行了抗撞性能研究与防撞设计。采用LS-DYNA软件开展船-桥碰撞分析,确定设防船撞力;结合冲击谱近似方法确定设防船撞动力作用,计算桥墩动力需求与抗撞能力,评估结构安全性;针对主墩拱脚防护及过渡墩抗弯能力不足等问题,提出由UHPC面板、内置X型耗能钢板、EPS泡沫及D型防撞护舷等构成的钢-UHPC组合防撞设计方案,并开展防撞效果有限元分析。结果表明:除撞击力峰值外,最高水位工况下结构响应均大于最低水位工况;未设置防撞装置时主墩具有较好的抗撞能力,且有一定的安全富余,而过渡墩无法满足抗弯需求;主墩设置防撞装置能在1.5 s内将船舶侧撞速度降为0,有效地阻止了船舶侧向侵入,过渡墩防撞装置钢板厚10 mm时,撞击力峰值降低了35%,主要响应峰值降幅达40%~50%。

张靖皋长江大桥南航道桥南塔防撞方案研究

张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2300 m的双塔双吊跨钢箱梁悬索桥,桥下船舶通航密度大、船舶平均吨位大、船舶碰撞概率高、南塔所受船撞力计算值大。经综合分析,传统被动防撞方案均不能很好满足南塔防撞要求,故提出采用锁口钢管桩围堰外挂软体护舷的新型防撞方案。该防撞方案通过在承台外围设锁口钢管桩围堰形成裙墙,在围堰外侧外挂软体护舷,并在围堰与承台之间空隙处填充耗能材料实现防撞及消能,裙墙同时兼作临时施工围水设施以及起到永久冲刷防护和船撞消能作用。为验证新型防撞装置的防撞效果并选择合适的耗能材料,进行船桥碰撞有限元分析。最终采用填充沙粒的新型防撞装置方案,该方案可削减36.68%南塔承台撞击力,防撞效果好。新型防撞方案施工简单,后期仅需对钢管桩作防腐处理,撞后便于修复,工程造价低。

碳纤维复合材料车门防撞梁多尺度高效变形模拟及实验验证

以碳纤维复合材料车门防撞梁为例,开发了一种面向工程零部件的多尺度高效变形模拟技术,建立了自洽聚类分析方法及多尺度渐进损伤本构模型,通过多尺度单元与唯象单元混合建模,有效降低了模型的求解成本,通过将有限的计算资源分配在恰当的位置,结果表明计算资源的利用效率得到显著提升,实现了工程零部件损伤行为的高效预测,实际计算时间缩短至原来的1/4。对三点弯状态下复合材料防撞梁的宏微观渐进损伤过程进行了分析。基于真空袋成形工艺进行了防撞梁样件试制以及三点弯破坏实验,验证了仿真结果的准确性。

桩土作用模拟方法对防撞桩动力响应特性的影响研究

文中建立了2 000 t级船舶与单桩碰撞的有限元模型,通过提取桩顶位移时程曲线及撞击力时程曲线,探讨了采用固定端约束模型、桩土面面接触模型两种不同桩土作用模拟方法对于船-防撞桩碰撞结果的影响.结果表明:船舶与防撞桩的碰撞过程经历了四个阶段,当桩土作用采用固定端约束模型时,响应特性受桩长影响较大,在一定条件下可用于等效模拟船桥碰撞、采用桩土面面接触模型能更加真实地反映桩土之间相互作用,桩埋深、船舶初始速度对桩动力响应具有较大的影响.

独立式桥墩防撞结构防撞性能研究

为了解独立式桥墩防撞结构(由钢管混凝土立柱、钢横梁等结构组成)抵御船舶撞击的能力,并选取合适的结构方案,以广州明珠湾大桥为背景进行研究。采用显式动力软件LS-DYNA建立船舶与独立式桥墩防撞结构计算模型,分析立柱间距4.8 m且不设防撞套箱(方案1)、立柱间距6.7 m且不设防撞套箱(方案2)、立柱间距6.7 m且设防撞套箱(方案3)3种独立式桥墩防撞结构方案在3000 DWT船舶中心碰撞和偏心碰撞下的结构动力响应和船舶损伤。结果表明:在中心碰撞下,方案2较方案1能有效减少撞击时迎撞立柱的位移和轴向拉力峰值,提高了独立式桥墩防撞结构的防护性能和承载能力,方案3的防撞套箱能起到缓冲消能的作用;在偏心碰撞下,方案3防撞套箱的旋转能够使船舶远离桥墩,保护桥墩和拱脚下弦杆不受船舶的撞击作用,具有良好的导向能力。设防撞套箱的独立式桥墩防撞结构已在广州明珠湾大桥中应用。

桥墩柔性自浮式防撞装置基本结构尺度研究

为对柔性自浮式防撞装置的结构尺度进行合理设计,提出了该类装置的桥墩抗撞方向截面总宽度最小保障尺度、中间保障尺度和完全保障尺度3种基本结构尺度的概念,并以此确定其合理取值范围。针对设防等级为3000吨级船舶的柔性自浮式防撞装置,采用放样统计的方法,按85%保证率确定不同截面高度防撞装置的最小保障尺度取值;基于机械能守恒原理及有限元法给出完全保障尺度的经验计算公式;结合完全保障尺度及最小保障尺度的取值,考虑桥墩维修量及桥梁安全,给出中间保障尺度的建议值。提出防撞装置的基本结构尺度不应小于最小保障尺度,宜优先满足完全保障尺度,如无条件实现完全保障尺度时,可采用中间保障尺度。

防撞梁结构设计与碰撞性能研究

目的研究汽车防撞梁材料选择和结构设计对汽车安全性的影响。方法通过对汽车防撞梁的概念及特性进行总结归纳,并比对不同材料和不同结构的防撞梁对其安全性的影响,并通过仿真模拟探究不同材料下的碰撞性能。结果结构最优情况下,增强竹纤维复合材料防撞梁在其碰撞测试过程中表现出位移较低且修复性能较强等特性。结论该结果表明了增强竹纤维复合材料具有较好的保护性能,增强竹纤维复合材料相较于其他传统材料而言具有可降解的优异特性和良好的可回收性,为现代汽车设计提供了良好的参考建议,有利于汽车工业的良性发展,也有助于进一步提升整车的安全性能。

道路防撞缓冲作业车国内外标准介绍及选型研究

本文梳理了国内外道路防撞缓冲作业车部分标准体系现状,对车载式防撞缓冲装置安全性能、测试工况、测试评价等内容进行了介绍,总结凝练车载式防撞缓冲装置安全评价技术要求,提出了一项基于道路限速要求、阻挡功能、缓冲功能及导向功能的道路防撞缓冲作业车选型参考方案,为公路运营管理单位在道路养护施工过程中合理引入并科学使用道路防撞缓冲作业车方面提供参考。

船闸闸门新型重力消能式防撞装置设计及应用

随着船舶进出闸速度的提高,碰撞闸门风险增大。为保障船闸与船舶的安全性,基于重力消能原理提出一种船闸闸门新型重力消能式防撞装置,具有满足水位变幅大、机构简易、易于维护等特点。同时根据长洲四线船闸工程设计了主要由双卷筒卷扬机、消能配重组件、浮筒机架、拦阻链索4个主要部分组成的防撞装置。现场撞击试验表明:当3000吨级满载散货船分别以0.3 m/s和0.6 m/s的速度撞击拦阻链索时,配重与浮筒的高度被提升,拦阻链索最大拉力为8.6 t,船舶的制动最大距离为12.8 m,均在设计允许的范围内。该防撞装置能有效抵挡船舶的撞击,保护船闸闸门,提高船闸的通航安全性和通航效率,具有良好的推广应用价值。

桥梁防撞钢套箱设计与连接方式比较研究——船舶正面碰撞下的有限元分析

建立了嘉绍大桥防撞钢套箱有限元模型,改变其钢板厚度,分析钢板厚度变化对钢套箱抗撞性能的影响;改变钢套箱与桥墩之间的连接方式,模拟不同连接方式对钢套箱抗撞性能的影响;改变套箱厚度,分析其对钢套箱抗撞性能的影响。结果表明,缓冲距离足够的情况下,钢板厚度减小,船舶撞击力峰值会减小;在相同条件下,密贴这种连接方式的抗撞性能弱于有浮动或者固定连接件连接这2种方式;套箱厚度变化对抗撞性能的影响不大,但是采用密贴连接时,需注意其缓冲距离是否足够。

防撞护栏对公路风吹雪雪害作用机理研究

随着中国交通强国战略的持续推进,高等级公路在路网中的比重持续增加,交通安全设施的布设数量也越来越多。内蒙古自治区锡林郭勒盟冬季漫长、风力强劲,是中国深受风吹雪灾害影响的典型地区之一,通过实地调查发现,因交通安全设施导致的“道路雪阻”“视程障碍”等公路风吹雪雪害问题日益突出,严重制约了公路交通运输功能的有效发挥,严重影响了当地经济和社会发展。其中,防撞护栏诱发风吹雪雪害的路段数和严重程度远超其他交通安全设施。因此,该文基于锡林郭勒盟公路风吹雪雪害的实地调查与分析,通过计算机仿真的方法,主要研究作为公路交通安全设施的防撞护栏对整体式公路路基断面风速流场的影响与作用规律,弥补防撞护栏对风吹雪雪害形成机理研究方面的滞后与欠缺,同时也为中国风吹雪地区公路防撞护栏的布设与雪害防治提供理论依据。

某轻型客车防撞梁三点弯力学性能CAE分析与实物验证

文章针对某轻型客车的前防撞梁系统三点弯力学性能进行了深入分析,采用计算机辅助工程(CAE)技术基于详细几何建模和材料属性定义,构建了精确的防撞梁有限元模型,详细分析了防撞梁在不同加载条件下的应力分布、塑性变形区域以及能量吸收情况。提出了整车64公里高速碰撞条件下防撞梁本体不发生断裂,分解至防撞梁三点弯力学性能接受标准及防撞梁耐挤压力计算方法,仿真结果表明,防撞梁设计能够有效分散冲击力,减少对车身结构的损害。为了验证仿真结果的有效性,进行了物理三点弯曲试验,将实际测试数据与CAE分析结果进行了对比。实物测试结果显示,实测数据与仿真分析吻合良好,证明了所采用的CAE方法在预测防撞梁的力学性能方面具有高度的可信度,为优化设计和提高轻型客车的被动安全性提供了理论依据和实践指导。

分离式楔形桥船防撞结构的有限元仿真分析

桥船防撞结构是保护桥梁和船舶免受碰撞事故影响的重要装置。本文采用有限元方法,对为满足航道通航升级而设计的楔形桥梁防撞结构进行了船舶撞击仿真模拟,分析了不同撞击位置、不同撞击角度下防撞墩的应力分布情况。

高速公路混凝土防撞护栏设计与滑模施工技术的应用

为提高高速公路的安全性,研究高速公路混凝土防撞护栏设计与滑模施工技术的应用。合理设计防撞护栏尺寸结构,并研究滑模施工方案,从而实现高速公路混凝土防撞护栏施工。经验证该施工方案可有效保障施工现场的平整度、压实度,改善施工质量,提高施工安全性。