Am级中央分隔带柔性护栏耐撞性拓扑优化设计

为了设计出一套满足Am级防撞等级的新型中央分隔带柔性护栏,根据国内现有的评价标准,首先基于动态显式有限元方法建立并验证汽车-护栏有限元模型;然后结合元胞自动机的拓扑优化方法以立柱为设计域进行了不同工况下的拓扑优化分析,并提取了"叶片型"立柱拓扑构型;再运用正交试验方法对影响护栏性能的4个设计变量进行研究,获得中央分隔带柔性护栏立柱的最佳尺寸参数;最后对其进行验证分析。分析结果表明,3种法规规定的车型与护栏碰撞过程中,护栏的最大横向偏移量均小于评价标准规定的1000mm,车体的最大加速度均小于评价标准规定的20g,满足了碰撞安全性能评价标准要求,故得到的"叶片型"截面立柱能够实现Am级防护能力。     

岳阳洞庭湖二桥钢护栏优化设计

为获得满足碰撞等级为HA级的桥梁钢护栏,对立柱初始构型进行了尺寸优化设计。首先,根据最新护栏安全性能评价标准,建立1.5t小车、25t客车、40t货车以及55t鞍车与护栏碰撞有限元模型;然后,参考护栏评价标准确定正交试验评价指标,并对护栏立柱各参数进行了单因素试验分析,确定截面各因素优化设计试验范围和水平数;再选用L16(45)正交实验表安排仿真试验,分别对仿真数据结果进行极差分析和方差分析,获得了最优立柱截面尺寸;最后,用4种车型对优化后护栏结构进行了仿真验证。研究结果表明,优化后护栏结构的防撞等级达到HA级,安全性能满足评价标准的要求。     

基于Kriging模型的大客车侧翻安全性多目标优化

建立某型客车的有限元模型,依据ECE R66法规对客车侧翻安全性进行了多目标优化.根据侧翻仿真结果,选取客车上部结构关键零件截面形状为变量,以最大质心加速度和质量为目标,以侧围立柱与地板间夹角θ为约束条件,并结合最优拉丁方试验设计法生成了高精度的Kriging模型.利用NSGA(non-dominated sorting genetic algorithm)-II算法对大客车侧翻安全性进行了多目标优化并得到了Pareto最优解集.优化结果表明利用截面形状优化法可以在质量增加较小的条件下提高整车的侧翻安全性能.     

长沙市湘府路大桥防撞护栏优化设计

为了得到满足防撞等级为SA级的长沙市湘府路大桥防撞护栏,根据国内新的护栏评价标准,采用计算机仿真的方法,对长沙市湘府路大桥防撞护栏的碰撞安全性展开了研究。以桥梁护栏尺寸参数为参考基础,以防撞等级为SA级的护栏为研究目标,以2种不同车型为研究工况,采用Pro-e建模以及VPG和Ls-dyna软件进行处理,联合运用正交试验设计方法,以小车纵横向最大加速度、纵横向最大速度以及客车最大横向偏移量为考核指标,对控制护栏形状的5个设计变量应用L16（45）正交试验表安排仿真试验,运用SPSS对仿真试验结果进行方差分析,找出各因素对结果的影响程度,再结合极差分析的结果[1]来确定大桥防撞护栏的最佳尺寸参数。并通过3种车型来验证其可行性,所得到的最佳尺寸组合是可行的且满足法规评定标准要求。     

洞庭湖二桥护栏立柱的耐撞性拓扑优化和尺寸优化

为设计出防撞等级达到HA级(760kJ)的临湘至岳阳高速(简称"大岳高速")洞庭湖二桥桥梁钢护栏,文章基于耐撞性拓扑优化方法,对桥梁钢护栏立柱进行了拓扑优化分析,获取了矩形截面形式的桥梁钢护栏立柱拓扑构型,基于现行评价标准与正交试验设计方法,对矩形截面桥梁钢护栏立柱进行了优化设计,确定了厚度的最优参数组合;对最优参数组合的护栏立柱进行质量计算并运用4种车型进行验证分析,结果表明,碰撞仿真计算所得车辆运行轨迹、车体加速度等护栏安全评价指标满足安全性能评价标准要求。     

新型柔性车辆约束系统长度变态模型

为了研究出一套适合柔性车辆约束系统试验长度变态模型,根据国内最新护栏评价标准,通过建立汽车-护栏有限元模型,并基于冲击载荷下几何变态模型方法,展开了对柔性车辆约束系统试验长度方向变态试验分析。首先,对比长度为80m和200m的柔性车辆约束系统仿真数据,得知在碰撞试验中护栏长度变化对柔性车辆约束系统数据结果影响较大;其次,利用几何变态模型理论,以客车最大加速度和最大偏移量为定量评价指标,得到柔性车辆约束系统理论变态模型;最后,通过仿真计算确定NV,获得长度变态模型。通过柔性车辆约束系统长度变态模型预测,得到的结果与长度为200 m的柔性护栏数据的误差在5%以内。该长度变态模型试验方法能直接运用到实际试验研究中。     

影响护栏防护性能的相关因素研究

采用计算机仿真的手段，运用有限元仿真软件LS-DYNA建立了圆柱形立柱形式的波形梁护栏的有限元模型，护栏的材料采用的是钢材，护栏板与立柱之间通过螺栓连接，基于这个模型，本文对轿车与护栏碰撞过程中影响护栏防护性能的摩擦系数以及护栏板与立柱之间的连接性能进行了研究，结果发现，通过减小摩擦力以及改变护栏板与立柱之间螺栓连接的临界失效载荷，可以提高事故中护栏对乘员的保护能力。     

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。     

基于梯度强度立柱的客车侧翻安全性多目标优化设计

提出一种新型梯度强度立柱结构,使侧翻时客车立柱不同位置的强度与受力匹配.对梯度立柱分析表明:新型梯度强度立柱结构明显提高了客车侧翻安全性能.结合最优拉丁方实验设计和径向基近似技术,构建了设计响应的高精度近似模型,并采用多目标遗传算法对其寻优.优化结果表明:通过对梯度强度立柱结构的强度与壁厚的合理匹配,不仅使得客车的侧翻安全性得到较大的改善,而且达到了客车轻量化设计的目的.     

龙门导轨磨床立柱动静态特性分析及优化设计

以MM52160导轨磨床立柱为研究对象,首先采用Spaceclaim软件建立龙门导轨磨床立柱的三维实体模型,并利用Hypermesh有限元软件对该模型进行前处理,建立立柱的有限元模型。对该有限元模型进行动静态特性分析,然后以立柱的质量作为目标函数,最大变形量作为约束函数,选择对立柱性能影响较大的灵敏度尺寸作为优化设计变量,进行多目标尺寸优化。优化后立柱的整体质量减少了113.2 kg,减少量约为总质量的7.3%;最大变形量减小了2.833μm,减小量约为总变形量的10.7%。实现了在保证立柱刚度的前提下,立柱的质量和最大变形量降低的目的。     

地基中护栏立柱的有限元模型

描述了安装在地基里的护栏立柱实用的有限元模型。立柱一地基相互作用由一列非线性未耦合的弹簧建模。由非线性显示有限元程序LS-DYNA3D分析，通过用弹性摆撞击埋在地基里的立柱测试结果进行比较，结果表明．立柱一地基模型是有效的、切实可行的．并可应用在护栏模型里。     

单波形梁钢护栏新型立柱设计与实验研究

通过对路桥护栏多种立柱的调查和力学分析,提出了一种新型立柱的设计结构,通过有限元力学分析,新型立柱在提高刚度和节约材料方面相对于普通立柱有明显优势,并通过实车碰撞实验验证了有限元力学分析结论的正确性。     

客车后排3人椅试验仿真与钩件尺寸优化

为了降低座椅钩件的材料成本,采用Hyperworks软件建立某款客车后排3人座椅的有限元模型.基于GB 14167-2013《汽车安全带安装固定点、ISOFIX 固定点及上固定点系统》进行座椅安全带固定点试验与仿真,对比分析上、中、下3条绳索最大位移量,验证仿真模型有效.在仿真模型基础上,针对座椅后脚钩件提出3组优化方案,选取最优方案,利用Optistruct模块对最优方案钩件进行尺寸优化.结果表明:在满足安全带固定点试验法规的前提下,座椅钩件厚度从10 mm减至2.5 mm;采用Q235材料代替原SAPH590材料,可以降低座椅钩件成本.     

防冲锚杆索吸能构件合理螺纹参数确定

针对传统矿用锚杆锚索无法实现让压吸能的不足,为设计出满足防冲吸能要求的组合式锚杆索,对防冲吸能锚杆索的吸能构件中不同螺纹尺寸进行数值模拟研究,以确定满足设计要求的最优螺纹尺寸组合.利用ANSYS软件进行前处理、LS-DYNA进行求解计算,正交试验法进行结果分析,研究不同尺寸内螺纹吸能效果,考察各个因素对工作阻力的影响.结果表明:对构件工作阻力影响最大的参数是螺纹厚度,其次是螺距,最后是螺纹剪切高度.螺纹厚度越大,构件的工作阻力越大;螺距越大,构件的工作阻力越小;剪切高度为3 mm时,构件工作阻力最大;利用正交试验分析,得到满足设计要求的吸能构件螺纹最优尺寸为螺距10 mm,螺纹厚度4 mm,剪切高度3 mm.     

公路护栏立柱埋深无损检测系统

在以笔记本电脑、压电式加速度传感器和数据采集卡为主要硬件．以图形化编程语言Lab—VIEW为开发平台的基础上,搭建了基于虚拟仪器技术的护栏立柱埋深检测系统。在降低设备成本的同时,实现了便携。试验以弹性波法为检测原理,采用弹性波的理论传播速度作为检测波速,进行了系统可行性验证。试验表明,应用本系统进行检测的立柱埋深最大绝对误差小于15mm,最大相对误差小于0．8％,满足工程检测要求,能够准确、快速地检测高速公路护栏立柱的埋置深度。     

三跨缩比护栏系统冲击动力响应的有限元分析

建立了三跨缩比波形梁护栏系统受冲击荷载作用的有限元模型,运用LS-DY-NA3D有限元分析程序对护栏系统的冲击动力响应进行了有限元分析,得到了护栏系统各部件的瞬态变形过程,包括波形梁的弯曲、防阻块的挤压以及立柱的扭转和弯曲;给出了加载头冲击加速度初始急剧增长而后衰减到零的过程和速度逐渐降低直到反向的变化过程;分析了撞击过程中护栏系统的能量吸收特性,发现加载头的冲击能量主要转化为护栏系统各部分的内能和加载头的剩余动能,吸收能量的主要部件是防阻块和波形梁,将分析结果与实验结果进行对比,二者吻合很好,表明了模型的有效性。     

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．     

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%。     

FRP-混凝土组合式护栏防护重型车辆撞击的能力

为提高低等级混凝土护栏防护重型车辆的能力,设计了3种不同构造形式的复合材料护板,分别设置在混凝土护栏表面形成组合式护栏。建立车-护栏精细化有限元模型,通过与实车碰撞试验结果对比,验证了有限元模型的可靠性。考虑撞击力、碰撞角度、车辆轨迹、货厢尾部抬高、车辆动态外倾值、车辆外倾角6个评价指标,对比分析了3种方案护栏的防车撞性能。结果表明,在整体式货车撞击下,3种方案护栏均能顺利引导车辆转向,不带阻坎的方案一的各主要指标均优于其他方案,防护能力最优;在拖挂式货车撞击下,方案一的护栏导向与阻挡性能依然良好,驶出角仅为0.75°;改造后的组合式护栏防护能量达到650 kJ,防护能力是改造前的4倍。     

新型铝合金防撞护栏安全性对比研究

为满足城市桥梁维修加固的美观与可持续发展需求,新型铝合金防撞护栏成为一种新颖形式,为保证其具备足够的安全性能,需对其安全性能进行综合评价。本文以某实际工程为背景,以原传统型钢护栏为基础,提出了采用不同立柱间距的两种新型铝合金防撞护栏方案,通过理论分析、数值模拟相结合的方法对栏杆、立柱及基础螺栓在汽车碰撞荷载下的承载能力、使用性能进行了综合评价。研究结论表明：1m立柱间距的新型铝合金护栏可以替代传统的型钢结构护栏,具有安全性保障。可见本文研究成果可为铝合金安全护栏的推广应用提供技术支持。