半刚性护栏系统模型冲击实验研究

在Instron 9250落锤式冲击试验机的基础上，设计和实现了刚性护栏系统(包括W梁、防阻块和立柱)的模型实验系统．通过该实验系统开展了半刚性护栏系统的冲击实验研究，得到护栏系统的各部件在冲击条件下的变形特点．由实验结果计算得到了W梁和防阻块的变形能，并考察了它们在冲击过程中对能量吸收的贡献，其中W梁的吸收能量约为总吸收能量的50％～65％，防阻块的吸收能量约为15％～25％．     

地基土体对货车与波形梁护栏碰撞效应的影响

公路上正常行驶的车辆一旦操纵失控,安装在路侧的护栏就显得极为重要,可避免车辆直接冲出道路发生致命危险。波形梁护栏是最常见的一种被动防护装置,可有效抵御车辆施加的碰撞荷载。依据常规的设计思路,这种护栏可以利用波形梁板、防阻块和立柱的变形来吸收汽车碰撞所产生的能量。但与实际情况不同的是,在这一过程中忽略了地基土体对碰撞过程可能产生的影响。本文通过分别建立不考虑和考虑地基约束作用的碰撞计算模型来研究土体的贡献。在模拟过程中,分别观测货车的运行轨迹、护栏的变形和土体的变形。此外,也分析了不同部件对碰撞能量的吸收比率。与立柱接触区毗邻的土体因受冲击荷载影响,可能发生剪切失效。整个护栏系统中超过10%的系统能量实际上是由土体吸收的,常用的简化固定基模型跟实际情况有一定的出入。     

冲击荷载下半刚性护栏的非线性有限元分析

利用LS－DYNA有限元软件建立了半刚性护栏在冲击荷载作用下的有限元模型，并将护栏受到冲击时的能量吸收情况以及加载头的速度和加速度随时间变化的有限元分析结果与实验结果进行了对比。分析表明，有限元方法是研究护栏力学性能的有效手段，本研究为进一步研究护栏体系在冲击荷载作用下的能量吸收特性及护栏体系的结构优化设计奠定了基础。     

三跨与单跨护栏系统的抗冲击性能比较

为了解波形梁护栏系统的冲击响应及各跨之间的相互作用对护栏系统变形和受力的影响,设计和实施了半刚性三跨缩比护栏系统冲击试验,各试件尺寸与实际尺寸的缩比比例为1 ：3．75,对三跨护栏系统与单跨护栏系统的变形、冲击力、速度、能量吸收等特性进行了比较,计算各部件对护栏系统能量吸收的贡献。结果表明：三跨护栏系统吸收了较多的能量,整体的能量吸收更加均匀、合理、试验方法和所得结论为进一步开展工程护栏的优化设计奠定了基础。     

冲击荷载下高速公路护栏的实验研究和优化分析

通过对冲击作用下的高速公路护栏进行实验研究和有限元分析,探讨了高速公路护栏的动力特征．发现随着冲击位移的增加,冲击速度几乎呈线性下降,冲击加速度很快减少到一个极小值,而能量吸收阶段中前阶段的吸收速度比后阶段快．文中还根据护栏的能量吸收特征和初始冲击力对护栏结构进行了优化设计．结果表明,在所选的各种高速公路缩比护栏模型中,1．3mm厚、0．665m单跨长的三波形梁是最优波形护栏结构．     

静载作用下具有纵向约束的波形护栏特性研究

对有纵向约束的波形梁的静载性能进行了研究,分别进行了静载实验和ANSYS有限元分析,并对二者的几何变形特点、加载头位移和载荷的关系,以及总能量的吸收情况进行了比较和分析,表明了ANSYS软件在半刚性护栏静态分析中的可行性.     

半刚性护栏的静载实验及能量吸收特性

通过对半刚性护栏（W形截面）缩比试件在两种支座情况下进行一次加载和多次加卸载的三点弯曲试验，分析了半刚性护拦结构的弯曲变形特点，计算了试件在各加卸载阶段的变形能，并与加载头在相应阶段中施加的能量作比较，从而考察了在各类变形在加载过程中对能量吸收的贡献。     

高速公路半刚性护栏静态缩比试验研究

对波形梁（Ｗ形截面）半刚性护栏实物材料和缩比模型材料进行静态范围内的拉伸及四点弯曲试验;研究了静载下两种材料的本构关系,考察了它们的应变率敏感性。试验结果表明材料对应变率不甚敏感。通过对护栏缩比模型进行三点弯曲试验研究,考虑了不同支座条件对变形和能量吸收的影响,归纳了失效试件的变形种类并计算了相应的变形能。最后得到缩比护栏结构的能量吸收特性在垫支座和边支座下分别呈线性和幂曲线关系。     

公路波形梁护栏抗撞防护特性及轻量化研究

高速公路护栏是公路交通安全中的关键因素。针对其抗撞防护特性和轻量化开展研究具有显著的社会效益和经济价值,目前已逐渐成为公路交通安全领域的研究热点。基于有限元仿真对公路波形梁护栏进行了性能分析及轻量化研究,选用轿车、SUV和小型客车3种车型,碰撞速度采用了60、80和100km/h,对Q235碳素钢护栏和Fe-0.1C-5Mn中锰钢护栏进行碰撞仿真分析。研究结果表明,碰撞过程中能量吸收曲线的变化规律与车辆结构、碰撞速度和车辆质量等因素有关。在多数碰撞情况下,中锰钢护栏的抗撞防护性明显优于Q235钢护栏,将A级波形防护栏材料由Q235钢改为中锰钢,梁板厚度可减少1.0mm,轻量化程度可达25%。     

高速公路防撞设施的构成及维护

介绍了高速公路防撞设施的主要构成及其功用，针对钢管立柱、波形护栏板、防阻块、隔离栅防撞设施被毁坏的程度，提出了相应的维修方法。     

行人运动状态对人车碰撞事故中行人损伤的影响

为研究车辆与行人正面碰撞时行人运动状态对行人头部、胸部加速度的影响规律,根据国家车辆事故深度调查体系（NAIS）中的真实案例,利用PreSys软件建立假人与车辆正面碰撞的有限元模型,在此基础上,研究行人不同运动状态和车辆不同碰撞速度下行人的动力学响应及头部、胸部加速度变化情况。结果表明：碰撞速度30km/h时,行人行走状态下头部加速度最大,慢跑状态下行人头部加速度最小;碰撞速度50km/h时,行人不同运动状态下头部加速度差别不明显;行走、慢跑状态下,行人胸部的加速度随着碰撞速度增大而增大;奔跑状态下,行人胸部加速度峰值随碰撞速度的增加呈先减小后增大的趋势。     

多信息融合的交通事故数值再现方法

综合利用轨迹优化、有限元理论及多刚体方法对某起典型三车碰撞事故案例进行数值再现.以车辆停止位置为目标函数,车身接触位置为约束条件模拟计算出事故发生过程.利用多刚体动力学方法计算出车内乘员头部加速度,以此进行人体损伤分析.利用有限元方法模拟车辆撞击护栏的过程,通过护栏变形数值模拟结果与真实事故中的变形量相比较,验证车辆撞击速度的可靠性.通过案例分析认为综合利用事故中遗留下的刹车印迹、车身或其他物体变形、人体损伤等多种信息,可以对碰撞事故进行精确分析,同时各信息之间可以相互制约和验证,从而为事故鉴定提供理论依据和数值参考.     

冲击荷载作用下地基土变形及动力特性

为研究冲击荷载作用下地基土变形及动力特性,在ABAQUS框架内,采用Mohr-Coulomb模型、刚体冲击荷载、非线性大变形有限元算法及ALE(arbitrary lagrangian eulerian)自适应技术,计算了变形、应力和加速度。计算与现场试验结果基本一致,验证了模型的合理性。以该模型为基础,研究了不同能级、不同冲击次数、不同土体弹模对地基土体变形、应力、速度及加速度的影响。结果表明:夯沉量、隆起高度与夯击能呈线性关系,夯沉量和弹性模量近似呈线性关系;冲击荷载作用下土体呈弹塑性变形→弹性变形逐渐恢复→仅剩塑性沉降变形;冲击能量沿40°～45°向下传递且不断衰减,在施工过程宜合理确定夯间距,分遍错位夯实,确保土体得以有效处理;竖向应力时程曲线呈近似三角形形状,仅出现一次峰值应力。     

方形与圆形钢管梁半刚性护栏防撞性能对比分析

根据几何等效原理,分别建立了方形和圆形钢管梁半刚性护栏,采用显式非线性有限元分析方法,模拟了汽车碰撞两种钢管梁半刚性护栏的动态响应,对比研究了碰撞过程中两种护栏的最大应力、横向位移和护栏系统及其各部件的吸能特性。结果表明,两种护栏形式都有较好的防护作用,方形钢管梁半刚性护栏的最大位移和最大Mises应力较圆形钢管梁半刚性护栏小,但其变形吸能效果明显比圆形钢管梁半刚性护栏的吸能效果差。     

刚性护栏及半刚性护栏与车辆碰撞的安全性模拟分析

为了明确刚性护栏与半刚性护栏的安全性能及适用性,基于动态显示有限元法建立了车辆碰撞护栏模型,对我国高速公路常用的刚性护栏和半刚性护栏的安全性进行了模拟分析,计算了不同质量的车辆与护栏碰撞时的护栏变形、车辆质心加速度及车辆轨迹.模拟结果表明,刚性护栏具有抗冲击性强的优势,但驾乘人员所承受的冲击力较大,且车辆导向性较差;半刚性护栏具有较好的车辆导向性,对驾乘人员也有一定的保护作用,但抗大型车辆的冲击性能较差.建议在选择护栏时,应当根据这2种护栏各自的优缺点,结合路段的地形、交通组成情况进行选用.此外,为了提高护栏的安全性能,需增加半刚性护栏的波形板厚度,而对于刚性护栏,需要在其表面上安装一层弹性材料.     

基于ABAQUS有限元仿真的车辆碰撞护栏动力响应

当前基于车辆碰撞护栏的研究多以单一车型或单一碰撞位置为研究对象,侧重护栏结构或参数优化,较少探寻多车型多碰撞位置条件下护栏所受冲击而产生的动力响应规律。以国内常用的3mm厚波形梁护栏及三种车型(1.5t小型客车、10t中型客车、10t中型货车)为研究对象,基于ABAQUS有限元仿真软件,在三种车型及两个不同撞击点的情况下,分析护栏冲击加速度、护栏横向最大位移、护栏应力等变化动力响应指标。研究结果表明,不同车型撞击下护栏冲击加速度响应具有明显差异,10t车型撞击下护栏所受的最大冲击加速度显著高于1.5t小客车,可通过护栏加速度值判别碰撞事故车辆类型及危险程度;在10t车型不同位置撞击下,护栏的最大横向位移相差50%,最大位移均超过1m,最严重情况达1.35m,针对大型车辆通行率较高路段,护栏至路侧外边缘应留有1m-1.5m安全距离;不同车型碰撞下护栏受损跨数不同,1.5t车型碰撞下护栏应力最大值247Mpa,仅使护栏达到弹性变形阶段,护栏仍具有安全防护能力;10t车型碰撞下护栏应力最大值329Mpa,使碰撞点及前方护栏发生塑性形变,完全丧失防护能力,需及时对碰撞点前后跨数护栏进行完整更换,保证道路护栏处于完整防护能力水平。     

列车耐碰撞系统有限元和多体动力学联合仿真

研究基于有限元和多体动力学技术进行列车耐碰撞系统设计的联合仿真策略.通过非线性有限元分析获得车辆吸能部件在碰撞时的力—位移关系曲线,以该曲线模拟车辆连挂之间的非线性弹簧特性,运用多体动力学技术进行了两列车的碰撞动力学仿真.通过仿真分析碰撞中列车各车辆间的作用力、变形、速度、加速度以及各个吸能部件的能量吸收等数值,实现了对新设计列车碰撞被动安全系统总体性能的评估.与高速碰撞相比,在中低速碰撞工况下,头车与第2节车体端部连接处吸收的动能占总动能的比例更高.联合仿真能较真实地模拟列车碰撞的全过程,验证了联合仿真策略的可行性.     

正面碰撞约束系统仿真和设计参数研究

提出基于安全气囊织物进行经纬向拉神试验和画框剪切试验,研究该材料的各向异性特性.建立包括安全气囊、可压溃转向柱、带可预紧和限力器的三点式安全带等的正面碰撞约束系统模型,并将仿真结果与实车试验结果对比和验证.分别从定性和定量分析两个角度,深入讨论约束系统设计参数对假人伤害评价指标的影响,以用于指导约束系统的碰撞安全性能设...     

铁路车辆/轨道耦合系统在冲击载荷作用下的动应力分析

采用有限元方法,对我国C61型运煤货车,按照车辆/轨道系统的实际结构和边界条件建立了包括车辆和轨道系统在内的有限元模型,应用大型非线性动力分析程序LS-DYNA3D模拟车辆通过轨道错牙接头时的轮/轨系统冲击载荷,然后进一步计算侧向架和钢轨在冲击载荷作用下的动应力。计算结果表明,车轮和轨道之间的动态接触力大约是静轮载的2倍,与现场试验结果基本吻合;侧向架和钢轨在冲击过程中的应力和变形比较大。