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《汽车与护拦碰撞特性的研究_车与波形梁护拦碰撞过程的力学模型.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、Keywords:Vehiee,boanlguard,Coll、iiorl,eelza丁11(aln飞u(lellW一M护栏,作为高速公路上的主要安全设施,在世界范围内受到了人们的广泛重视。国外公路交通较发达的国家在高速公路出现的初期就着手于护拦结构的研究。例如,在美国,人们∃一&∃,,从192。年起就开始了护栏的研究与使用在理论分析和模拟实验的基础上通过实车足尺护拦碰撞验证实验和公路上的应用实践,积累了大童的资料和丰富的经验,制定了有关护栏形式的选择、结构设计、实验方法、手段以及护栏的生产制造、运输安装和维修等一系列的标准。如美国
2、国家研究会交通研究所在1981年制定了高速公路安全设施的评价标准,在1970年和1986年前后组织了高速公路护栏结构及各种安全设施的一系列的研究工作以及:199几)弓收稿卜l期一7Jf一车速、入射角等等,这些因素中有许多都具有一定的随机性,因而我们必须对这些因素作一,。:定的限制以使我们有可能抓住主要矛盾使问题得到简化本文讨论的问题是车在自由行,。驶状态下以一定的初速和角度撞向理想施工安装的波形梁结构(见图1)的碰撞过程这一过程的主要特征是车体和护栏结构的运动、变形的祸合效应,即:车的运动引起护栏结构的变形和运动,而护栏结构的变形与
3、运动吸收了车体的一部分能量并给车以反作用力来改变车体的运动方向。这里找们不考虑车体的倾梭,倾覆过程的力学模型将在后继文章中介绍。1.1实车足尺护栏碰撞实验的观察结果和分析车,,以一定速度和角度撞上护栏后护栏结构开始变形和运动并吸收车的能量同时给车以反作用力来改变车的运动状态。通过对这一过程的实验数据,,(高速摄影加速度应变及静态测里8)的,:见文献(二观察分析我们发现()l车型、车况和车的载货情况对碰撞过程中车体的倾覆的情况影响很大。这主要是因内侧与边坡接触,故在碰撞过程中车体的重心高度(在不转角(口)翻车的情况下。)变化不大1.2
4、问题的简化图竺单结构1叭山特性图正如前面所指出的那样,车与护栏的碰撞过程是一极其复杂的过程。即使在不考虑随机因素的情况下,它也是一个复杂的、涉及结构大变形和滑动接触及其藕合问题的强非线性问题。要模拟碰撞过程的每个细节,在实际中是很难实现的。我们将利用实验观测分析结果将一问题作适当的简化,以求建立一个能估计、预测碰撞过程的主要特征车的运动轨迹和护栏的变形的力学模型。为此我们建立如下模型假定:(在不翻车的情况下)()l车体的运动和护栏横梁的变形将按平面问题考虑。,。(2)车体将被看作一具有一定质量的质点这里我们忽略了车体的变形和刚体转动
5、(。3)忽略护栏结构的惯性晶(3)我们称a为护栏的表观,、,Q:塑性伸长系数而Q则来自于铰点的力矩、夕、l!0代从一!夕<反Q(4)一夕多叹而这些力,又将由立柱来承受立柱的受力状态类似于车体的受力状态(参见车体受力示意图)。这样立柱顶端所受的合力H将是,∃I与Q的联合作用,它在此合力H对其地表下。20cm处的力矩月x伪+20cm)作用下的变形遵从理想失稳模型2.2计算方法_,。对于L面的模型我们给出了下面的显式算式算法步骤如下(参见图5)步骤一:确定车体和:护栏结构的初始状态新立柱屈服步骤:,F,l)四由步骤三确定的立柱位置根据车体
6、受力图求出护栏对车体的作用力饥乙,,,。及时刻的所有其它参数回到步骤二1左士布五、少汤口卜#!:,本文给出的模型中需要特殊19定的参数有护栏横梁的屈服弯矩M和失效转角民护#,栏立柱的屈服弯矩对和失效转角a叹以及护栏横梁的表观塑性伸长系数对于屈服弯矩对和失效转角以,它们只与单结构的弯曲特性有关,我们可通过进行单结构弯曲实验来得,,,到对a于表观塑性伸长系数由于它与横梁的弯曲特性及托架的性能有关我们则必须通过模拟实验或实车足尺护栏碰撞实验的数据来拟合。l1972.,...10PoweGHComuterevauatonoautooe:一r
7、rersysteser,rte-ll)llifmbilbimRpFHWA一Rl)一73一73DpartmentofTransportatoin,FHW,U.5.,1970A...11Powell,GHBARRIER11:Aeouterpr()gramforevaluationoautooearriersystemseortmpfmbilbRp...FHA一RD一73一51Partenroransport:ltion,FHWA,5,1973W块mfTU.......,una,ur只uarralvautngevauatonnversty
8、oegan,12DlpDFCb一dl]iliH5R1UiifMihi1972
