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《波形梁半刚性护栏与汽车碰撞的仿真分析及其结构优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、波形梁半刚性护栏与汽车碰撞的仿真分析及其结构优化第1期2006年客车技术与研究?设计?计算?研究?波形粱半刚性护栏与汽车碰撞的仿真分析及其结构优化谢庆喜,张维刚,钟志华(湖南大学现代车身技术教育部重点实验室,湖南长沙410082)摘要:针对高速公路广泛使用的波形粱半刚性护栏建立"护栏一汽车"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.关键词:半刚性护栏;汽车碰撞;仿真分析;有限元法中图分类号:U461文献标识码:A文章编号:1006—3331(2006)01—0010—03NumericalSimulat
2、ionAnalysisandStructureOptimizationofW-beamSemi.rigidGuardrail,vhenCrashedwithVehiclesXIEQingxi,ZHANGWeigang,ZhongZhihua(HunanUniversity,Changsha410082,China)Abstract:AcouplingdynamicsFEMmodelofguardrailandvehiclecrashingsystemisbuiltinthispaperinaccord—ancewiththeW-beamsemirigidguardrailu
3、sedwidelyinexpressway.Bythisway,theauthorsstudythesnaggingeffectoftherailposttovehicles,andputforwordaneffectivemethodtOsolvethesnaggingeffect.Keywords:semi—rigidguardrail;vehiclecrashing;simulationanalysis;finiteelementmethod公路护栏作为重要的交通安全设施是汽车失控偏离正确行驶方向时保护汽车和乘员安全的最后一道防线.一方面它可以吸收部分汽车撞击能量,减
4、小汽车碰撞减速度峰值;另一方面,它迫使失控车辆恢复到正确的行驶方向.因此,护栏的作用在世界受到广泛重视.早在2O世纪2O年代美国就开始研究和使用高性能护栏,我国则自80年代才开始研究护栏_1].近年来,随着我国国民经济的发展和国家基础建设的高投入,越来越多的高速公路投入运营,与护栏相关的特大恶性交通事故屡屡发生.因此,根据我国交通运输特点对高速公路护栏进行研究和改进,开发具有自主知识产权的优质新型护栏显得越来越重要.1护栏分类及其作用机理根据设置位置不同,护栏可分为路侧护栏和中央分隔护栏.按力学特性,护栏可分为刚性护栏,半刚性护栏和柔性护栏.刚性护栏在受撞过程中其结构基本不
5、发生变形,如混凝土护栏;半刚性护栏同时具有一定的刚性和柔性.刚性可以有效防止失控车辆冲出路外,而柔性又使得护栏在受到撞击时能够产生较大的变形从而吸收较多的碰撞能,减小汽车碰撞加速度,减轻车内乘员的损伤.目前高速公路*钟志华,男,中国科学院工程院院士}湖南大学校长,教授,博士生导师.?1O?上普遍使用的波形梁钢护栏即是典型的半刚性护栏.柔性护栏主要指缆索护栏,它由数根施加初始应力的缆索固定于立柱构成,在受撞时依靠立柱的变形和缆索的拉应力来吸收汽车碰撞能.汽车与护栏相撞过程一般可分解为四个阶段:车头角位碰撞,侧面擦过护栏,车尾角位碰撞,车辆返回车道,如图l所示.但各种护栏在具体
6、作用机理上又有不同.当汽车与刚性护栏相撞时,首先保险杠与护栏上坡面接触受力变形,上坡面对汽车产生提升力.接着悬架与护栏下坡面接触,下坡面也对汽车产生提升力,汽车沿坡面向上爬升,部分动能转化为势能,从而减小碰撞剧烈程度.对于柔性半刚性护栏则主要依靠立柱,护栏板(缆索)的变形来吸收碰撞能...,-一.(1)车头角位碰撞(2)侧面擦过护栏一..:,:2..(3)车尾角位碰撞(4)车辆返回车道图1汽车碰撞护栏的四个阶段?设计?计算?研究?客车技术与研究2006年第1期波形粱半刚性护栏对失控车辆具有良好的导向和保护性能,并且安装方便,施工费用低.因此,这种护栏较其它类型护栏在高速公路
7、上有着更为广泛的应用.2汽车护栏碰撞研究方法"汽车一护栏"碰撞体系的研究方法有实车足尺寸碰撞试验和计算机仿真分析.实车足尺寸碰撞试验是研究护栏的最直观,最基本的方法,但准备周期长,试验成本高,同时用有限的传感器也难以获得全面的信息,因此计算机仿真分析方法应运而生.早期的计算机仿真多采用伪静力模型和弹簧质量模型_2],这两种模型对确定护栏在碰撞中所受冲击力及其与碰撞初始条件之间的关系有一定帮助,但模型假设护栏为刚性体.这种假设对于刚性护栏是合理的,但不适用于半刚性和柔性护栏,因为这两种护栏的撞击过程是典型的大位移,大
