基于UG和ADAMS的客车与波形梁护栏碰撞仿真分析

护栏的防撞力、最大动态变形量和车辆运动轨迹是护栏防撞性能测试的评价标准。文中基于UG软件建立客车和护栏模型,导入ADAMS软件将波形梁栏板进行柔化,形成刚柔耦合的防撞半刚性护栏,并对波形梁护栏受客车碰撞进行动力学仿真,分析了不同车速条件下客车与护栏碰撞产生的最大碰撞力和最大变形位移及车轮的侧偏角,仿真结果与护栏的安全性能评价标准值基本一致,表明三维动态仿真的可靠性,也为护栏的优化设计提供理论依据。     

双层双波护栏的安全性能隐患分析

在对2006年以前修建的高速公路进行大修改造和改扩建过程中,本着节约资源,减少浪费的原则,很多研究机构和设计人员对原有波形梁护栏进行再利用升级改造为双层双波护栏,使其防撞等级达到新规范中的A级。但是当双层双波护栏的整体高度下降时势必会对其安全防护性能造成影响,本文通过计算机仿真模拟的方法建立护栏-车辆模型,逐渐降低护栏高度来进行仿真模拟碰撞从而获取防撞等级为A级的双层双波护栏的临界高度,最终通过实车碰撞试验验证分析结论,确定双层双波护栏的下限高度值。     

公路波形梁护栏改造临界高度仿真研究

针对公路加铺罩面导致路侧波形梁护栏防护高度下降引起的波形梁护栏防护等级不足问题,运用HyperMesh和LS-DYNA联合仿真方法,基于加铺罩面导致的护栏高度降低值建立了5种高度的二(B)级波形梁护栏有限元模型,开展了皮卡车、货车分别碰撞护栏的仿真试验。选择车辆侧翻、车辆重心加速度、车辆驶出角度、护栏最大动态变形量4个指标对护栏的防撞性能进行评价。研究结果表明:护栏高度与车辆重心加速度、驶出角度呈负相关关系,与最大动态变形量呈正相关关系。当护栏高度低于标准护栏高度150 mm时,皮卡车与货车均会发生侧翻。因此,车辆重心加速度、驶出角度、车辆侧翻指标能够用于护栏加高的判断指标。综合各指标分析结果,当二(B)级波形梁护栏高度低于标准时,需要进行加高设计。     

新型刚性护栏防撞性能的数值模拟

为了验证在车辆与护栏的碰撞过程中,通过改造标准F型混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的可能性,开发设计了IF型刚性护栏,并引入Ford F800车型在ANSYS/LS-DYNA软件环境中进行碰撞仿真分析.数值模拟结果表明:混凝土刚性护栏截面形式的改变对碰撞过程的影响显著,IF型刚性护栏结构具有更好的车辆导向性和乘员安全性;通过改造混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的做法是可行的;给出的IF型刚性护栏的设计图可为进一步的实车碰撞试验提供参考依据.     

护栏端头事故分析与解决方案

为降低车辆碰撞护栏端部事故严重性,通过事故形态分析,提出护栏端头碰撞条件与评价标准,并给出解决方案。结果表明,小型车碰撞护栏端头易造成乘员严重伤害,应采用小型车对护栏端头进行安全评价;卷板式护栏端头通过卷曲波形梁板吸收车辆动能,碰撞方向加速度为12.5 g,可有效防护小型车100 km/h正面碰撞;吸能箱式防撞垫通过结构变形吸收能量,小型车60 km/h正面碰撞加速度最大为10.7 g,侧面碰撞加速度最大为16.1 g。研究成果对护栏端头安全设计和标准完善有指导作用。     

中央分隔带护栏开口处事故分析与解决方案

为降低中央分隔带护栏开口处事故严重程度,通过调查分析,提出活动护栏的设计理念,并提出一种新型防撞活动护栏结构。结果表明,活动护栏应具有与中央分隔带护栏同等的防撞能力,端部应与中央分隔带护栏实现无缝连接,且具备防止任意开启的功能;新型防撞活动护栏通过试验验证达到与中央分隔带波形梁护栏同等的160kJ的防撞能力,碰撞后车辆能够恢复正常行驶姿态,护栏动态位移最大为1 093 mm,车体加速度最大为8.1 g,各项指标均满足评价标准要求。研究成果为开发高防护等级活动护栏奠定了基础。     

冲击荷载下预制装配式护栏的防撞性能分析

针对普通砼护栏无法解决车辆等冲击下损伤过大且碰撞发生时前车轮易卡死在护栏下的问题,提出新型有自复位功能的预制装配式防撞护栏,并通过有限元分析研究冲击荷载下装配式护栏的动力响应及能耗规律,分析不同冲击荷载及不同结构轴压比下护栏的防撞性能。结果表明,冲击发生时,该护栏呈现明显的瞬时碰撞和后期二次碰撞2个阶段,整个过程冲击力峰值持续时间较短,结构刚性位移较大且能量变化平缓;结构轴压比主要影响冲击时的后期二次碰撞阶段,较小的轴压比能增大结构的耗能能力并延缓二次碰撞发生时间;该护栏在冲击荷载下具有良好的防撞性能,且能满足快速绿色施工的要求。     

波形梁钢护栏防阻块型式的研究

通过有限元仿真模拟方法研究了多种型式波形梁护栏防阻块的防撞性能,比较分析提出了一种对车辆具有良好导向性和防绊阻功能,并能有效减少乘员风险的护栏防阻块型式。     

基于仿真模拟技术的SB级波形梁护栏梁板中心设置高度研究

由于实际工程中波形梁护栏梁板中心高度区别于设计标准值的现象时有发生,其对护栏的安全防护性能将带来不同程度的影响。为了护栏的合理使用和公路的安全运营,基于广泛应用的SB级波形梁护栏规范推荐结构,开展了实车足尺碰撞试验验证其安全可靠性,并采用高精度计算机仿真模拟技术手段,对规范规定的护栏梁板中心高度允许误差值±20 mm进行了分析,验证其合理性;且运用二分法探索研究了护栏梁板中心高度的设置区间为617～777 mm,同时结合相关仿真碰撞数据分析得到护栏有效高度在一定范围内越低,对小型车辆防护效果越有利,但对大型车辆阻挡性能越不利,护栏有效高度在一定范围内越高,对大型车辆防护效果越有利,但对小型车辆缓冲及导向性能越不利的结论。     

基于轿车撞击的跨线桥中墩波形护栏改进方案分析

中央分隔带内桥墩受到失控车辆撞击不仅威胁跨线桥梁结构安全,还会造成巨大生命和财产损失,对跨线桥中墩处防护措施开展研究十分迫切。文中通过分析跨线桥中墩处护栏防撞目的和控制指标,提出利用护栏立柱加密、增设护栏梁板及两种措施结合的3种改进方案,通过建立护栏-车辆有限元模型开展碰撞仿真分析。结果表明,增设护栏梁板既能增大护栏刚度、减小护栏变形,还能增大车头及车身与梁板的撞击和摩擦接触面,对防护效果有适量改善;立柱加密在达到增大护栏刚度、减小护栏变形效果的同时增加了车辆侧翻和乘员受伤的危险;将立柱加密和增设梁板相结合,既能大幅减小护栏最大横向变形,又具有较好的耗能能力,在满足护栏阻挡、缓冲、导向功能的前提下,是针对小轿车撞击跨线桥中墩防护的合理方案。     

波形梁护栏加高改造方案研究

针对公路罩面导致的路侧波形梁护栏防护高度不足,研究并提出了基于内套管节点加高法的波形梁护栏加高改造方案,该方案可实现护栏随路面升高调节高度。采取HyperMesh和LS-DYNA联合仿真的方式开展了皮卡车、货车的有限元仿真试验对该种加高方案的可行性进行验证。通过对车辆重心加速度、车辆重心速度、车辆驶出角度、护栏最大动态变形量4个指标对护栏的防撞性能进行评价。通过各指标的分析结果以及对加高方案的阻挡功能、缓冲功能、导向功能、吸能作用的综合评价,证明了经过内套管节点加高法改造后的护栏满足B级波形梁护栏标准,适用于我国现行公路旧有波形梁护栏改造。     

有路缘石的中央分隔带护栏C值的探讨

高速公路上使用路缘石的目的和功能很多 ,首先可以对路面排水起到导流、汇集的作用 (俗称拦水带 ) ,此外路缘石具有一定的导向功能和防撞性能 ,即车辆失控越出行车道碰撞到路缘石后会改变行驶方向 ;车辆与路缘石碰撞后 ,会降低车辆越出路外的速度。但这些功能的有效发挥与路缘石的断面结构形式及护栏之间的相对位置有着密切关系。中华人民共和国行业标准 (交通部 ) JTJ0 74- 94《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》第 5 .1.8条 :当分设型护栏设置在有路缘石的中央分隔带内 ,波形梁护栏面到路缘石面的最小 C值可以减小到 2 5 cm(见…     

基于车辆最大动态外倾当量值的路侧障碍物危险性分析

为探讨波形梁护栏处的路侧障碍物对车辆的安全影响,采用计算机仿真技术,通过变化障碍物与不同等级的波形梁护栏的横向距离,以车辆与障碍物碰撞的状态作为路侧障碍物危险性判断指标,研究路侧障碍物对车辆行车安全的危险性,量化了障碍物距护栏迎撞面的距离对碰撞护栏车辆的风险影响程度,提出了基于车辆最大动态外倾当量值(VI_n)的路侧障碍物危险程度判别方法。     

基于加速度指标的波形梁护栏缓冲功能风险分析研究

为研究波形梁护栏加速度风险指标的影响因素和机理,采用实车足尺碰撞试验和计算机仿真分析方法,研究了护栏防护能量、护栏板尺寸以及立柱等因素对车辆加速度的影响,结果表明:护栏碰撞加速度与护栏结构的整体防护能量成非单调关系;加速度随波形梁板的截面模量增大先减小后变大,存在最优的护栏板的截面模量;护栏方柱由于棱角突出,相较于圆柱对车辆的加速度影响更大;可通过缩短立柱间距的方法,而降低车辆的加速度,降低安全行车风险。     

一种适用小半径路段的多功能型中央分隔带护栏开发

针对传统护栏在小半径曲线段安装困难以及防护能力不足的现状,研发了一种在小半径曲线路段安装方便的新型多功能型中央分隔带护栏。基于现行规范要求,建立了相应的显式有限元碰撞仿真模型,利用有限元分析软件进行了车辆与所研发多功能型护栏的非线性碰撞仿真计算,结果表明该结构护栏满足四级(SB级,防护能量≥280kJ)碰撞能量的防撞等级要求,各项碰撞安全性能指标均符合现行标准要求。在小半径曲线路段与应用于中央分隔带的传统波形梁和混凝土护栏进行了仿真对比分析,其在导向、缓冲、吸能功能上优于传统波形梁护栏和混凝土护栏。     

滑动式防撞护栏在道路安全防护中的理论及其工程应用

针对我国公路交通运输中车辆的安全事故,尤其是车辆冲出路面的安全事故,提出采用基于"宽容型"设计理念的滑动式防撞护栏,通过对滑动式防撞护栏的防撞机理和整体结构研究并对防撞性能进行验算和结果分析,确定了施工工艺及质量控制要点。并对实际工程防护效果进行了跟踪和验证。     

前防撞横梁布置分析研究

文章通过不同车辆碰撞试验工况下,前防撞梁的布置区域和防撞梁截面对碰撞安全的影响,分析得到前防撞横梁应布置区域和防撞梁截面尺寸设计范围,为工程设计中提供参考依据。     

基于护栏横向动态位移外延值(W)的路侧障碍物危险性分析

为探讨高度低于波形梁护栏的路侧障碍物对碰撞护栏车辆的危险性,采用计算机仿真分析的方法,通过对不同碰撞位置、不同障碍物高度、障碍物与护栏不同横向距离进行仿真研究,以车辆行驶姿态、碰撞后加速度为指标,确定了最不利碰撞位置为波形梁跨中,确定了高度低于护栏的障碍物最不利高度约为40cm,低于10cm的障碍物对车辆影响较小,量化了障碍物与护栏的距离对车辆的风险影响程度,提出了基于护栏横向动态位移外延值W值的路侧障碍物危险程度判别方法,为交通工程设计人员提供了设计依据。     

高速公路中央分隔带波形梁护栏高度的研究

以波形梁护栏静载缩比试验和冲击试验为基础,考虑护栏在碰撞时波形梁的全梁弯曲塑性变形是主要变形,其车辆的碰撞能主要由波形梁护栏的弯曲塑性变形能吸收,结合实际护栏和截面特性,建立了波形梁护栏和车辆计算模型;根据动能定理,以能量守恒为基础,考虑汽车碰撞护栏达到极限状态时,其动能全部转换为其他形式的能量,结合护栏的主要变形,建立高速公路中央分隔带波形梁护栏高度计算模型;采用调查咨询分析的方法,以大货车为主要车型,初始碰撞角度为20°,运行速度的80%作为碰撞速度,从而确定了波形梁护栏高度计算模型中的有关参数。研究结果表明,适合中国高速公路中间带波形梁护栏的高度宜为87.6 cm,可有效地防止大型车跃出和小型车钻撞护栏等恶性交通事故的发生。     

汽车低速碰撞模拟中的关键因素识别

为了在车辆开发过程中快速准确地识别各种边界条件变化对车辆低速碰撞性能的影响,选取3种不同结构特征的防撞梁结构,就模型简化、模型剪切、整备质量、重叠量、Y向撞击位置、角碰角度偏差和碰撞速度偏差7大因素进行分析研究,并识别出关键影响因素,为后续指导防撞梁开发奠定基础。