车辆撞击中央分隔带开口活动护栏仿真分析及安全性能评估

为了研究不同类型车辆撞击下中央分隔带开口活动护栏防护性能,保证撞击后车辆以及乘客的安全,结合护栏防护等级和高速公路常见的车辆类型,基于显示动力有限元软件LS-DYNA分别建立了小型客车、大型客车和大型货车撞击护栏的精细化数值仿真模型.护栏结构采用梁单元和壳单元模拟,车辆结构采用壳单元模拟,该模拟方法可以有效反映高速碰撞...     

双层双波护栏极限防护能力仿真分析

为找到双层双波护栏的理论最大极限防护能力,以计算机仿真分析为技术手段,采用二分法的探索方式,通过改变车辆碰撞速度的方法改变车辆碰撞能量,进行了不同车辆碰撞能量的计算机仿真模拟碰撞试验,找到了双层双波护栏的理论最大极限防护能量为216k J,为公路运营期护栏安全性评价方法的检验奠定了基础。     

护栏结构安全裕度研究

提出护栏安全裕度的概念,将安全裕度概念引入护栏的结构设计和选型中。采用经实车碰撞试验校核的有限元仿真模型,通过仿真模拟方法分析A级(160 kJ)三波波形梁护栏和SA级(400 kJ)混凝土护栏的安全裕度。三波波形梁护栏的极限防护能力为中型客车176 kJ,护栏安全裕度为16 kJ,混凝土护栏的极限防护能力为大型货车440 kJ,护栏安全裕度为40 kJ,SA级混凝土护栏安全裕度略大于A级三波波形梁护栏。安全裕度较高的护栏更适合应用在车型构成复杂、超载超速可能性大、交通事故率较高的高风险路段。     

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。     

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.     

车辆与弯道混凝土护栏碰撞的动态数值模拟及试验

对车辆与弯道混凝土护栏碰撞动态数值模拟结果和实车足尺碰撞试验结果进行对比分析，从车辆行驶轨迹、乘员冲击加速度以及车辆损伤形态3个方面，验证了动态数值模拟的准确性，并分析了弯道混凝土护栏曲线半径对乘员碰撞过程中所承受冲击加速度的影响；得到乘员风险的最不利护栏半径。结果表明：有限元仿真是进行汽车护栏碰撞研究的有效方法；弯道处护栏的形式对碰撞时乘员的安全有很大影响。     

公路护栏抗弯刚度对小客车碰撞运动形态的研究

为对小型客车与公路护栏碰撞后发生横转现象成因进行理论解释,提出预防和减少小型客车横转道路交通事故形态的应对措施,基于车辆所受到力偶矩方向特性,分析了车辆碰撞护栏后的不同运动形态,得到车辆发生横转的满足条件;以车辆碰撞护栏的单自由度模型为基础,运用简支梁的挠曲线方程,推导出了小客车发生横转运动时的数学模型。数学模型表明,导致小型客车发生横转的因素除与车型相关,还与车辆碰撞前的行驶速度、碰撞驶入角度及护栏梁体抗弯刚度等因素有关。结果表明:通过提高公路护栏的抗弯刚度,可以预防小型客车碰撞护栏横转运动,有效提高驾乘人员的安全系数。     

高速公路双波护栏对客车碰撞的防护性能仿真研究与改进

采用有限元分析方法,基于客车碰撞规范中A级护栏和B级护栏防护性能的要求,建立了两种护栏以及客车的有限元模型.利用LS-DYNA软件进行了客车与护栏碰撞仿真和护栏结构改进分析.根据碰撞条件规范,模拟了客车以60 km/h和40 km/h速度,20.的角度分别与两种护栏碰撞的过程,以计算得出的客车加速度,运动轨迹和护栏的最大动态位移为参数评价了波形梁的防护性能.结果显示客车与两护栏碰撞的加速度均小于20g,客车运行轨迹平稳正常,但B级护栏吸能为47.8kJ,只占客车与护栏碰撞耦合系统中总吸能的41.4％.且A级护栏最大动态变形量为986 mm逼近允许值1 000 mm.这说明两种护栏的防护性能较差,且安全性能亟待提高,故对两护栏分别通过增加吸能结构进行了改进分析.改进后的B级护栏吸能为68.3 kJ,提高了43.3％;改进后的A级护栏最大变形量减小到898 mm,明显改善了绊翻和骑跨现象的风险.     

基于RADIOSS的客车与波形护栏碰撞仿真分析

针对目前公路侧广泛使用的波形护栏,建立护栏和客车的CAD模型,通过有限元前处理软件HyperMesh划分客车-护栏网格,建立完整的客车-护栏碰撞模型;使用动力学分析软件RADIOSS进行仿真计算,得出客车与波形护栏碰撞的主要参数,分析得到客车与波形护栏碰撞时的运行轨迹、碰撞能量和碰撞加速度,据此分析客车与护栏碰撞的安全性,并提出护栏改进建议。     

波形梁半刚性护栏与汽车碰撞的仿真分析及其结构优化

针对高速公路广泛使用的波形梁半刚性护栏建立“护栏—汽车”碰撞体系耦合动力学有限元模型,研究护栏立柱对汽车绊阻效应的形成过程,提出解除护栏立柱对汽车绊阻效应的一种有效方法。     

隧道入口护栏防护提升与乘员安全适应性分析

为提升高速公路隧道入口护栏的安全性能,采用调研分析、实车足尺碰撞试验和有限元仿真模拟综合研究方法,了解隧道入口护栏设置现状和安全防护提升需求,提出一种新型高防护等级金属梁柱式护栏,并给出其在隧道入口处的合理过渡设计。研究结果显示：护栏结构安全性能经实车碰撞试验验证,防护等级达到六（SS）级;护栏乘员安全适应性能经1.5 t小客车100 km/h和33 t大货车60 km/h以20°角碰撞模拟,车辆碰撞护栏时假人头部性能指标HPC均小于1 000,假人胸部压缩指标THCC均小于75 mm,假人大腿压缩力指标FFC均小于10 kN,假人各项性能指标均满足要求,护栏方案对车辆乘员安全适应性能较优,能够较好地保护车内乘员安全。研究为隧道入口护栏的安全性能提升及实际工程应用提供了有价值的参考。     

一级公路改建高速公路中分带再利用护栏研究

某一级公路改建为高速公路,为缩短施工周期、降低工程造价,同时兼顾路面加铺工况,经过充分研究,在可再次使用原中央分隔带两波形梁护栏和路侧护栏结构的基础上,提出一种中分带再利用护栏。该结构采用计算机仿真方法进行安全性评估,并已通过实车足尺碰撞试验。试验结果表明,中分带再利用护栏防护等级达到三（Am）级,阻挡功能、缓冲功能、导向功能均满足要求,护栏安全性能可靠。该再利用护栏已在实际工程中应用,不仅提高了中央分隔带护栏的安全防护能力,而且取得良好的经济效益。     

利用小波变换对钢索公路护栏的拦截性能研究

实车与足尺护栏碰撞试验是研究公路护栏的安全性最直观和有效的方法,其本质上是以实际交通事故再现的方式分析碰撞前后汽车相对护栏的运动状态和乘员伤害情况。通过实车与足尺钢索护栏的碰撞试验,用小波变换方法分析碰撞过程中的非线性、非稳态信号,能够较为准确的研究护栏、汽车和乘员的动态响应特性。结果表明钢索护栏完全符合要求,为高速公路护栏的设计、施工以及在不同地点的设置提供有益的借鉴。     

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。     

汽车-护栏碰撞系统的安全性研究

基于VPG技术,通过建立完整的“汽车—道路—护栏—乘员—座椅—安全带”模型,从护栏结果的完整性、乘员风险指标和车辆运动轨迹等方面研究了轻型货车撞击三波护栏的安全性及重型货车撞击混凝土护栏的安全性,得出了一系列重要结论。     

三波护栏的耐撞性研究

通过建立完整的汽车-三波护栏-乘员-座椅-安全带系统模型,应用LS-D Y N A研究了三波护栏在强力撞击下的耐撞性与吸能特性,得出了梁板是吸能主体、三波护栏对失控车辆具有很强的引导能力、室内乘员的安全性能够满足要求等结论,指出了三波护栏在抵御强力撞击方面的主要问题是护拦的完整性不足,为三波护栏耐撞性能的提高指明了方向。     

高速公路半刚性护栏端头研究

汽车与高速公路防撞护栏端头相撞是极其危险的事故。本文利用有限元分析软件LS-DYNA对汽车与半刚性波形护栏端头进行仿真模拟试验，根据其试验数据和研究结果进一步提出半刚性波形护栏端头设计的方法，从而降低交通事故对乘员的损伤程度。     

高速公路中央分隔带易开型防撞活动护栏碰撞仿真

针对目前国内高速公路中央分隔带开口处活动护栏所存在的安全隐患,提出了一种中央分隔带活动护栏型式,并建立了新型活动护栏的有限元模型。基于HYPERMESH与LS-DYNA软件平台,以HYPERMESH进行前处理,LS-DYNA作为求解器,采用1.5 t皮卡车和10 t货车的有限元模型,分别以侧向碰撞角度20°、速度100 km/h和碰撞角度20°、速度60 km/h为碰撞条件进行了汽车-护栏碰撞仿真。仿真结果表明,该活动护栏满足160 kJ碰撞能量的Am级防撞要求;三向加速度均不大于规定值20 g,最大动态横向位移均小于规定值1.5 m。此新型高速公路中央分隔带活动护栏可以有效地阻挡车辆,并且对车辆具有导向性,使车辆回到正确的行驶方向,在保障乘员安全同时还能减少对车辆的损坏。     

汽车与不同形式高速公路护栏碰撞的试验研究

汽车与高速公路护栏碰撞事故中,护栏不仅有拦截、导向作用,还要有良好的缓冲吸能特性,以减小由于乘坐空间过度变形以及人与车内物体二次碰撞对乘员的伤害。通过实车与两种不同形式护栏的碰撞试验,研究车辆、护栏碰撞中的动态响应,分析护栏、汽车和乘员的特性以及相互关系;护栏的不同结构形式与安装方式对乘员的安全性的影响,为高速公路护栏的设计、施工以及在不同地点的设置提供有益的借鉴。