剛性護(hù)欄及半剛性護(hù)欄與車輛碰撞的安全性模擬

研究汽車與護(hù)欄碰撞過程中車輛的理想運(yùn)動(dòng)規(guī)律和護(hù)欄的防撞機(jī)理,以提高護(hù)欄的耐撞性能.在ls-dyna軟件平臺(tái)中,根據(jù)樣車的結(jié)構(gòu)參數(shù)和高速公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),建立了“汽車-乘員-護(hù)欄”碰撞耦合系統(tǒng)有限元模型.碰撞仿真結(jié)果表明,護(hù)欄通過變形吸收了62.2％的動(dòng)能,起到了很好的導(dǎo)向作用.汽車的駛出角為8.2°,可以有效避免二次事故發(fā)生.擴(kuò)欄的最大橫向變形為750mm,假人頭部性能指標(biāo)hpc為508,假人胸部性能指標(biāo)thpc為25.2mm,假人腿部性能指標(biāo)fpc為1.15kn,均小于法規(guī)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值,汽車與護(hù)欄碰撞時(shí)不會(huì)對(duì)乘員造成嚴(yán)重傷害.

通過hypermesh和ls-dyna等軟件,建立汽車碰撞護(hù)欄的有限元模型。參照相關(guān)的法規(guī),對(duì)汽車速度為80km/h、碰撞角為20o的條件下汽車碰撞護(hù)欄過程進(jìn)行安全性分析。乘員風(fēng)險(xiǎn)性主要依據(jù)碰撞過程中車輛在特定時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的平均加速度及車輛的速度改變量的大小來衡量。根據(jù)仿真出的汽車質(zhì)心處的加速度曲線及速度曲線對(duì)碰撞安全性進(jìn)行分析,并提出改進(jìn)方案。

汽車與纜索護(hù)欄碰撞是一個(gè)極為復(fù)雜的力學(xué)過程,影響其動(dòng)力反應(yīng)的因素很多。碰撞后的護(hù)欄系統(tǒng)如橫梁、立柱、地基的變形情況以及碰撞車輛的變形、運(yùn)動(dòng)軌跡、傾覆等情況也極為復(fù)雜,而且有很大的隨機(jī)性。根據(jù)纜索護(hù)欄的受力特點(diǎn),對(duì)碰撞過程進(jìn)行適當(dāng)?shù)募僭O(shè),建立車輛與纜索護(hù)欄碰撞的簡(jiǎn)化計(jì)算模型,可為高速公路護(hù)欄的設(shè)計(jì)、施工提供借鑒。

針對(duì)車輛與護(hù)欄的實(shí)體碰撞試驗(yàn)難度大、經(jīng)費(fèi)高、周期長(zhǎng)、數(shù)據(jù)不易獲取的情況,基于ls-dyna有限元軟件,在分析實(shí)際碰撞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,建立了碰撞車輛仿真模型和護(hù)欄仿真模型,優(yōu)化碰撞過程,最終形成了車輛-護(hù)欄碰撞仿真模型;同時(shí),與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,分析了誤差形成原因。結(jié)果表明,仿真模型試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了仿真模型的正確性。

護(hù)欄是重要的交通安全設(shè)施,車輛與公路護(hù)欄的側(cè)面碰撞是一個(gè)較為復(fù)雜的事件.為了彌補(bǔ)實(shí)物碰撞實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、研究成本高的不足,采用有限元仿真技術(shù)對(duì)此進(jìn)行研究.建立了護(hù)欄受側(cè)面碰撞的有限元模型并進(jìn)行了仿真計(jì)算分析.將有限元計(jì)算所得加速度結(jié)果與相應(yīng)規(guī)范中理論計(jì)算值進(jìn)行比較,二者比較接近.結(jié)果表明可應(yīng)用有限元法進(jìn)行半剛性波形梁護(hù)欄受側(cè)面碰撞仿真模擬,為新型護(hù)欄的研究開發(fā)縮短周期并節(jié)約成本.

研究汽車與護(hù)欄碰撞過程中車輛的理想運(yùn)動(dòng)規(guī)律和護(hù)欄的防撞機(jī)理,以提高護(hù)欄的耐撞性能。在ls-dyna軟件平臺(tái)中,根據(jù)樣車的結(jié)構(gòu)參數(shù)和高速公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),建立了"汽車-乘員-護(hù)欄"碰撞耦合系統(tǒng)有限元模型。碰撞仿真結(jié)果表明,護(hù)欄通過變形吸收了62.2%的動(dòng)能,起到了很好的導(dǎo)向作用。汽車的駛出角為8.2°,可以有效避免二次事故發(fā)生。護(hù)欄的最大橫向變形為750mm,假人頭部性能指標(biāo)hpc為508,假人胸部性能指標(biāo)thpc為25.2mm,假人腿部性能指標(biāo)fpc為1.15kn,均小于法規(guī)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值,汽車與護(hù)欄碰撞時(shí)不會(huì)對(duì)乘員造成嚴(yán)重傷害。

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的路基壓實(shí)土中圓形護(hù)欄立柱與土基的相互作用進(jìn)行了模擬,在此基礎(chǔ)上,基于非線性有限元軟件ls-dyna建立了波形梁護(hù)欄的有限元模型。在相同的碰撞條件下,對(duì)混凝土基礎(chǔ)中和土基中護(hù)欄的碰撞安全性進(jìn)行了仿真研究。結(jié)果表明,車與土基中護(hù)欄碰撞時(shí)對(duì)乘員造成的傷害值小于車與混凝土基礎(chǔ)中護(hù)欄碰撞所造成的傷害值。

防撞活動(dòng)護(hù)欄碰撞分析

根據(jù)幾何等效原理,分別建立了方形和圓形鋼管梁半剛性護(hù)欄,采用顯式非線性有限元分析方法,模擬了汽車碰撞兩種鋼管梁半剛性護(hù)欄的動(dòng)態(tài)響應(yīng),對(duì)比研究了碰撞過程中兩種護(hù)欄的最大應(yīng)力、橫向位移和護(hù)欄系統(tǒng)及其各部件的吸能特性。結(jié)果表明,兩種護(hù)欄形式都有較好的防護(hù)作用,方形鋼管梁半剛性護(hù)欄的最大位移和最大mises應(yīng)力較圓形鋼管梁半剛性護(hù)欄小,但其變形吸能效果明顯比圓形鋼管梁半剛性護(hù)欄的吸能效果差。

汽車護(hù)欄碰撞實(shí)驗(yàn)室的總體設(shè)計(jì)

針對(duì)地鐵車特點(diǎn)進(jìn)行不銹鋼地鐵車被動(dòng)安全設(shè)計(jì)時(shí)難點(diǎn)之一是其端部吸能結(jié)構(gòu)的耐撞性設(shè)計(jì)。本文依據(jù)地鐵車體耐撞性設(shè)計(jì)理念,在車體端部結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)整體承載式專用吸能結(jié)構(gòu)。建立頭車及中間車車體有限元模型,進(jìn)行編組列車的碰撞數(shù)值仿真。研究結(jié)果表明:整體承載式專用吸能結(jié)構(gòu)在撞擊過程中發(fā)生穩(wěn)定有序的塑性變形,沖擊能量的47%轉(zhuǎn)化為專用吸能結(jié)構(gòu)的塑性變形,表明該車的耐撞性符合設(shè)計(jì)理念。

針對(duì)我國高速公路護(hù)欄難以滿足不同車型碰撞需求的問題,對(duì)高速公路護(hù)欄的結(jié)構(gòu)及參數(shù)進(jìn)行研究。采用能量守恒方法,建立車輛騎跨護(hù)欄事故數(shù)學(xué)模型,提出了雙條半剛性護(hù)欄新型結(jié)構(gòu);采用均勻設(shè)計(jì)方法,對(duì)交通組成要素和車型外形參數(shù)進(jìn)行分析,確定了雙條半剛性護(hù)欄的有關(guān)參數(shù)。研究結(jié)果表明:該護(hù)欄可有效防止微型車下鉆護(hù)欄和大型、重型車騎跨護(hù)欄等惡性交通事故的發(fā)生。

實(shí)車與足尺護(hù)欄碰撞試驗(yàn)是研究公路護(hù)欄安全性最直觀和有效的方法,但存在成本高、周期長(zhǎng)、重復(fù)性差以及檢測(cè)數(shù)據(jù)量有限等不足.對(duì)轎車與護(hù)欄碰撞系統(tǒng)進(jìn)行有限元建模和仿真,并通過試驗(yàn)驗(yàn)證,主要特征參數(shù)具有很高的一致性.根據(jù)仿真的結(jié)果,能更深層次地分析影響系統(tǒng)安全性的因素,為高速公路護(hù)欄的設(shè)計(jì)、施工、設(shè)置以及轎車防撞性能的改進(jìn)提供有效依據(jù).

第３７卷　第５期 ２０１３年１０月 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版） ｊｏｕｒｎａｌ?。铮妗。鳎酰瑁幔睢。酰睿椋觯澹颍螅椋簦。铮妗。簦澹悖瑁睿铮欤铮纾?（ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｓｃｉｅｎｃｅ?。Γ澹睿纾椋睿澹澹颍椋睿纾?ｖｏｌ．３７?。睿铮?ｏｃｔ．２０１３ 防撞活動(dòng)護(hù)欄碰撞分析＊ 閆書明 （北京中路安交通科技有限公司　北京?。保埃埃埃罚保?摘要：為確定幾種新型防撞活動(dòng)護(hù)欄安全性能，采用有限元仿真分析和實(shí)車足尺碰撞試驗(yàn)相結(jié)合 的技術(shù)手段，對(duì)幾種新型防撞活動(dòng)護(hù)欄進(jìn)行碰撞分析．結(jié)果表明，折疊式活動(dòng)護(hù)欄對(duì)小型車輛形成 絆阻，不滿足評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求；小客車和大客車碰撞鏈?zhǔn)交炷痢㈣旒苁胶弯摴茴A(yù)應(yīng)力索活動(dòng)護(hù)欄后 均能恢復(fù)到正常行駛姿態(tài)，小客車車體重心處加速度最大值分別為９．７８，８．８和８．１ｇ，小客車駛 出角度分別為１０．２°，９．８°和１０．

城軌車輛的牽引系統(tǒng)對(duì)車輛的各方面運(yùn)行情況具有較大的影響，是車輛運(yùn)行中非常重要的系統(tǒng)。本文首先分析城軌車輛牽引系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)，然后再提出城軌車輛牽引系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)評(píng)估方法。

為降低危險(xiǎn)路段車輛穿越護(hù)欄造成惡性事故的概率,提出特高防撞等級(jí)橋梁護(hù)欄設(shè)計(jì)方案,采用有限元仿真和實(shí)車足尺碰撞試驗(yàn)相結(jié)合的技術(shù)手段,對(duì)其安全性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,車輛碰撞護(hù)欄后能夠平穩(wěn)駛出,并能夠恢復(fù)到正常行駛姿態(tài),小型車駛出角度為6.6°,大型車駛出角度為4.6°,大貨車碰撞護(hù)欄動(dòng)態(tài)位移最大值為347mm,小車重心處加速度最大值為16.7g;仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相一致,誤差在10%以內(nèi)?？梢娮o(hù)欄各項(xiàng)指標(biāo)均滿足評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求,具備630kj防撞能力,可以在實(shí)際工程中應(yīng)用,同時(shí)也表明運(yùn)用仿真方法進(jìn)行護(hù)欄安全評(píng)價(jià)具有一定的可行性。

碰撞力通過《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范（jtgd81-2006）》中所提供的碰撞力計(jì)算公式計(jì)算得到。

鳳凰型美觀混凝土護(hù)欄的實(shí)車碰撞試驗(yàn)研究 作者：劉小勇，張穎，liuxiaoyong，zhangying 作者單位：北京中路安交通科技有限公司,北京,100071 刊名：公路工程 英文刊名：highwayengineering 年，卷(期)：2010,35(3) 參考文獻(xiàn)(11條) 1.方堅(jiān)宇;張穎;劉小勇鳳凰型美觀混凝土護(hù)欄開發(fā)研究[期刊論文]-公路工程2008(06) 2.方堅(jiān)宇;叢銀霞;馮雄輝常吉混凝土橋梁防測(cè)翻景觀護(hù)欄設(shè)計(jì)[期刊論文]-公路工程2008(06) 3.羅恒常德高速公路新型砼護(hù)欄研究數(shù)值模擬分析[期刊論文]-公路工程2008(04) 4.劉少源高速公路汽車與護(hù)欄碰撞的動(dòng)力特性研究1994 5.張京明;江浩斌汽車工程概論2008 6.余志生汽車?yán)碚?000 7.于樹平;喬希永高速公路安全護(hù)欄試驗(yàn)

從高速公路交通事故的統(tǒng)計(jì)資料出發(fā),分析了汽車與高速公路護(hù)欄碰撞事故在交通事故中的比例及發(fā)展趨勢(shì),提出護(hù)欄碰撞研究。對(duì)護(hù)欄碰撞進(jìn)行儀器、過程方面的介紹,并進(jìn)行了力學(xué)分析,總結(jié)分析結(jié)果,提出了改善高速公路交通安全的措施,指出了本領(lǐng)域的研究展望。

根據(jù)常(德)—吉(首)高速公路ss級(jí)防撞等級(jí)的鳳凰型美觀混凝土護(hù)欄的實(shí)車碰撞試驗(yàn)研究,主要介紹了公路護(hù)欄安全性能、防撞性能和導(dǎo)向性能的實(shí)車碰撞試驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法,從試驗(yàn)的準(zhǔn)備、試驗(yàn)及數(shù)據(jù)采集、試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的分析、試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了全面概述,同時(shí),對(duì)碰撞試驗(yàn)條件參數(shù)、試驗(yàn)車型、數(shù)據(jù)采集、性能評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等提出了相應(yīng)要求,為今后護(hù)欄的研究和設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)參考,也可以作為其它交通安全防護(hù)設(shè)施的設(shè)計(jì)、研究及性能評(píng)價(jià)的借鑒實(shí)例。

為評(píng)估船舶t字型靠泊碼頭安全性的問題,文章以某工廠碼頭為例,采用顯式有限元技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法,建立了船舶t字型靠泊有限元模型,將得到的仿真結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,獲得了船舶與碼頭的碰撞過程中碼頭各構(gòu)件的最大應(yīng)力值、護(hù)舷的變形及吸能曲線并驗(yàn)證了仿真的可靠性,通過分析不同船型及不同靠泊速度對(duì)靠泊碼頭安全性的影響,得到10000噸級(jí)船舶的建議最大安全靠泊速度為0.6m/s,20000噸級(jí)船舶建議最大安全靠泊速度0.34m/s,30000噸級(jí)船舶的建議最大安全靠泊速度為0.2m/s。

采用ls-dyna對(duì)一座帶防護(hù)設(shè)施的斜拉橋進(jìn)行船橋碰撞模擬.防護(hù)設(shè)施為鋼套箱.通過對(duì)單元和材料本構(gòu)關(guān)系的合理選取、接觸和摩擦的處理,實(shí)現(xiàn)采用合理的全橋模型進(jìn)行船橋碰撞模擬,并研究船撞橋的碰撞細(xì)節(jié)和橋梁動(dòng)力反應(yīng).