車輛與半剛性高速公路護(hù)欄碰撞動(dòng)態(tài)仿真研究.pdf

1、車輛與半剛性高速公路護(hù)欄碰撞的動(dòng)態(tài)仿真研究近年來我國高速公路建設(shè)步伐逐步加快，隨之而來的高速公路交通事故問題也日益突出，帶來諸如威脅生命、造成傷殘、財(cái)產(chǎn)損失、精神傷害等極其嚴(yán)重的社會問題。雖然統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明我國高速公路事故增長率、每百公里交通事故數(shù)總體成下降趨勢，但是隨著高速公路里程的不斷增加，高速公路交通事故絕對數(shù)仍將繼續(xù)增加，且車輛與護(hù)欄碰撞事故數(shù)量將呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的上升勢頭。有資料顯示高速公路交通事故中近1/3為車輛與護(hù)欄碰撞，因此研究

2、護(hù)欄的防護(hù)性能和事故中乘員的傷害成為人們關(guān)心的問題。 護(hù)欄等道路安全設(shè)施的研究在高速公路出現(xiàn)的初期就已經(jīng)出現(xiàn)了，其主要以公路交通較發(fā)達(dá)的國家為主。目前獲得廣泛認(rèn)可的是美、日兩種典型的護(hù)欄形式，他們從設(shè)計(jì)理念開始就走了不同的道路，并逐漸形成了典型的流派對其他國家都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。本文對國內(nèi)外高速公路護(hù)欄的分類、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等方面進(jìn)行了介紹。 本文在對車輛碰撞護(hù)欄研究方法(包括足尺寸實(shí)車碰撞試驗(yàn)、縮尺寸碰撞試驗(yàn)、計(jì)算

3、機(jī)仿真模擬和其他一些輔助性試驗(yàn))分析比較的基礎(chǔ)上，確立了有限元仿真技術(shù)與足尺寸試驗(yàn)結(jié)合的思路。文中對碰撞過程數(shù)值模擬計(jì)算的相關(guān)理論一動(dòng)態(tài)顯式非線性有限元法基本原理、思路和實(shí)現(xiàn)方法，涉及到的內(nèi)容包括碰撞過程描述基本方程、結(jié)構(gòu)有限元離散化方程、假人及汽車碰撞模擬相關(guān)單元、碰撞模擬中時(shí)間積分算法、碰撞過程中的接觸算法、假人及汽車碰撞模擬相關(guān)材料本構(gòu)關(guān)系等進(jìn)行了分析。然后運(yùn)用Hypermesh軟件對車輛碰撞護(hù)欄的仿真系統(tǒng)進(jìn)行有限元建模，通過LS

4、 DYNA軟件的計(jì)算得到仿真結(jié)果。通過實(shí)車足尺寸碰撞試驗(yàn)，采集假人和車身的加速度信號以及整個(gè)碰撞過程的圖像信息得出碰撞試驗(yàn)報(bào)告，并對試驗(yàn)中的現(xiàn)象進(jìn)行分析。之后由得到的加速度曲線和假人傷害值等來驗(yàn)證仿真計(jì)算的結(jié)果，并對兩者進(jìn)行對比分析。通過與驗(yàn)證試驗(yàn)的對比表明，有限元仿真結(jié)果是具有一定的精度和可靠性的。 文章針對轎車與高速護(hù)欄的碰撞中容易發(fā)生“阻絆效應(yīng)”的問題，詳細(xì)分析了影響阻絆發(fā)生的因素，并提出一種改進(jìn)的立柱結(jié)構(gòu)形式。通過對傳統(tǒng)