波形梁护栏受侧面碰撞过程中的能量转换分析

《波形梁护栏受侧面碰撞过程中的能量转换分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、波形梁护栏受侧面碰撞过程中的能量转换分析刘百来1,李祝龙2，史永高1,党胜玻3,张国(1•西安工业大学建筑工程系，西安7100322中交第一公路勘察设计研究院，西安710075;3.西安重型机械研究所，西安710032;4,承德市公路工程管理处•承德067600)摘要：波形梁护栏在受侧面碰撞时吸收碰撞能量的能力是衡量其安全性能的一项重要指标，为减小此碰撞事故造成的灾害损失程度，需对波形梁护栏在受侧面碰撞时的吸能能力进行研究分析•采用LS2DYNA动力学分析方法,对波形梁护栏在受侧面碰撞过程中的能量转换迪行了对比分析，得岀四种工况下碰撞能量的变化曲线，结果表明现有波形梁护栏的吸能能力试有一定

2、的提升空间，为进一步优化设计提供参考.矢键词：波形梁护栏;侧面碰撞;有限元仿真;能量转换3收稿日期:2008206223作者简介:刘百来(19672)，男，西安工业大学讲师，主要研究方向为道路力学数值分析.E2mailJiubailai创26.com.中图号：TB115/TB124文献标志码:波形梁护栏受侧面碰撞是一个典型的动力学问题，在碰撞时，护栏变形较大，相互碰撞过程在紙短时间内完成，很难用一般的静力学方法进行分析.目前研究护拦的主要方法有:足尺模型试验绕尺模型试验计算机仿真研究等.足尺模型试验方法耗资很大，缩尺模型试验需解决动力模拟相似怕问题，而利用计算机能方便地进行多次重复仿真说验

3、，可针对各种参数的变化计算岀相应结果，是一种行之有效的方法.它可以模拟不同车型还同初始条件的碰撞全过程，并能提供碰撞过程细节，込可节省大量经费Ml文献［3］中采用简化模型边行了波形梁护栏受侧面碰撞的仿真模拟计算分析表明了应用计算机仿真研究该类问题的可行性，文中在简化模型⑴的基础上将各组件模型进行了纟R化并采用LS2DYNA动力学分析方法就波形梁护栏受侧面碰撞过程中的能量转换进一步分析研究.1有限元模型为了更有效地进行波形梁护栏受侧面碰撞笊动力学分析,须对有限元计算模型进行合理地迭取，选取原则为：在保障计算精度的前提下，尽量采用简化计算模型•对于碰撞区或离碰撞区较近处，A因其变形人而剧烈且应

4、变率影响明显，采用随动塑性(PlasticHardening)模型；而对于远离碰撞区坷处，因其变形相对较小且应变率影响不明显，采用各向同性线弹性(LinearIsotropic)模型.整体椁型长度(沿道路前进方向)尺寸为2()m，宽度(垂道于道路前进方向)尺寸取8m，高度为4m，四周施加对称约束,底面施加位移约束.模型总共划分为41150个单元，共有47582个节点.1.1单元类型及单元算法计算模型采用的单元尖型为SHELL163壳单元和Solidl64体单元.SHELL163是4节点显云结构簿壳单元，该单元提供了12种算法，程序默认的是Belytschko2Tsay单元算法，它是最快遊的

5、显式动力学壳单元，基于Mindlin2Reissner储设，包括了横向剪切力，但它不能精确地处理翘曲不能在粗网格模型中使用.Solid164单元是8节点三维实体单元，该单元在默认情况下采用单点移分算法(Const.Stress),若选用全积分单元算注(FullInt)，尽管计算时间会成倍增加，但可避免在计算过程中出现沙漏问题.为了有效地控制波形梁护栏受侧面碰撞有限元模拟计算过程中出现的沙漏问题，除了严格控制网格划分以及在总体上进行相尖控制外，必须对模型各部分单元的算法进行合理地选取.依碰撞为程中各部位的变形情况可选择合适的单元算法对于无翘曲，变形小的壳单元区域采用Belyisch：ko2T

6、say单元算法；对于大变形，需严格控制沙漏的壳单元区域采用全积分Belytschko2Tsay单元算法;对于体单元，为了避免沙漏解决大变形及圭翘曲问题，采用全积分FullInt体单元算法.1.2材料模型及材料参数采用合理的材料模型是数值模拟能够取得成功的必要条件，它直接影响着数值模拟的精度和可靠性.LS2DYNA中提供了40多种材料模型根振波形梁护栏不同部分在碰撞过程中表现出的不同变形特征，文中分别采用各向同性线弹性材料和随动塑性材料两种模型.对于弹塑性材料而言，应变的变化速率将影响到材料的塑性行为，高应变率可以导致材料的动力硬化行为•文中的碰撞属于中速碰撞问题，其初炬碰撞速度达到了25m

7、/s,因此对于本模型中的所有非线性材料，均采用CowperSymons模型来考虑材料的塑性应变率效应，其屈服应力值为q=1+［划1紂+俺昭厂"式中药为初始屈服应力£为应变率#为硬化参数，在o和1之间变化"()表示等向塑性硬化”=1表示运动塑性硬化；c,P为Cowper2Symonds应变率参数,Ep为等效塑性应变；Ep为塑性硬化模量.随动塑性材料模型是各向同性和随动硬化笊混合模型，且与应变率相矢，可考虑失效.定义檢型吋需