不同碰撞角度下水-船-墩流固耦合数值模拟研究

为研究不同碰撞角度下流体对船桥碰撞过程的影响,本文建立了水-船-墩精细化流固耦合模型,流体域采用ALE描述,船-桥结构采用Lagrange描述,通过罚函数算法实现结构-流体间的耦合。通过数值造波结果与解析解对比,验证了数值水池和耦合接触算法的可靠性。随后在0°~45°范围内开展了碰撞数值模拟,并与附加质量模型在能量转化、碰撞力、桥墩内力及位移、船舶损伤及航迹方面进行了对比。结果表明:流体对碰撞力影响较小;附加质量模型会略微夸大桥墩位移,但差别较小;两种模型的船舶撞损差别较大,不考虑流体时将夸大船舶撞损程度,最高可达21%;流体对船舶航迹与姿态会产生显著影响,流固耦合模型中船舶会明显滞后于附加质量模型。

新型旋转式护栏防车撞能力与导向机理

为探究新型旋转式护栏防护能力与导向机理,建立了轻型货车、中型客车、大型货车-护栏的精细化有限元模型,对相同防护等级下的旋转式护栏、三波护栏、混凝土护栏进行了碰撞仿真分析,并与实车碰撞试验进行了对比。结果表明:相比于混凝土护栏,旋转式护栏在车头碰撞阶段撞击力峰值分别降低了36%(轻型货车)、57%(中型客车),甩尾碰撞阶段撞击力峰值分别降低了82%,88%;相比于三波护栏,旋转式护栏最大横向变形分别降低了89%,35%。在大型货车撞击下,旋转式护栏尽管甩尾碰撞阶段车辆左后轮出现了明显抬高,但抬高到86 cm后,将不再继续抬高,并逐步返回地面,撞击结束车辆驶出角仅为7°,护栏最终横向变形为327 mm,旋转式护栏防护能量可达340 kJ,防护性能优于传统护栏。