吸能梁式公路可导向防撞垫开发研究

针对目前市场上公路防撞垫价格较高的现状,依据薄壁管梁的吸能原理,设计了一种缓冲吸能梁,通过计算机仿真分析研究,确定了单个吸能梁的吸能能力.吸能梁与支撑架组装成防撞垫,该防撞垫具有可导向功能,并且可根据需要调整吸能梁的组数以满足不同的车辆碰撞速度要求,最大程度地保障车内乘员安全,该防撞垫与国内外其他同类产品相比,其性价比优势明显.     

TS级可导向防撞垫的研究开发

针对我国高速公路三角分流地带存在不合理设计的情况,提出了一种新型可导向防撞垫结构。利用计算机仿真技术及实车碰撞试验对该防撞垫进行了正碰、斜碰、偏碰、正向侧碰、反向侧碰5种不同类型碰撞,依据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)仿真结果及实车碰撞结果进行评价,评价结果均表明该防撞垫防护等级满足TS级标准要求。     

试验与仿真相结合对防撞垫进行评价

首先对一款新设计的TS级可导向防撞垫进行正面碰撞仿真模拟,在仿真结果符合碰撞标准后,进行实车碰撞试验,通过试验数据来修正初始碰撞模型.利用修正后的碰撞模型来模拟防撞垫其他三种碰撞,通过试验与仿真综合评价的结果表明该款防撞垫能满足TS级防撞性能要求.     

基于实车足尺碰撞试验的防撞声屏障研究

以往声屏障设计只考虑降噪功能与抗风安全性,而忽视了防撞安全性;近年,车辆碰撞公路声屏障致乘员伤亡的交通事故时有发生,声屏障已然成了公路上新的安全隐患点。为解决该安全问题,采用理论分析、计算机仿真等方法,深入分析了声屏障安全问题的关键影响因素,研究提出了能够解决安全问题的防撞声屏障结构,最终采用实车足尺碰撞试验对其安全性能进行论证。试验结果表明,防撞声屏障的阻挡功能、缓冲功能、导向功能等安全性能指标均满足《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)的要求,防护等级达到五级(SA)水平。     

独立桩防撞垫耐撞性拓扑优化设计

目前对独立桩(电线杆、树等路面固定物)专有的保护装置的研究还较少,现有设计一般只单方面考虑失控车辆或被撞击物的安全性。针对现有独立桩保护装置安全性不足的问题,设计了一种满足TB级(60 km/h)的保护独立桩的防撞垫。首先根据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013),并考虑城市道路行驶条件,选择1.5 t小客车作为碰撞车型,依次建立车辆-防撞垫正碰、斜碰和偏碰3种工况下的拓扑优化有限元模型;然后运用基于混合元胞自动机的耐撞性拓扑优化方法,对防撞垫进行耐撞性拓扑优化分析,获取了较为规则、合理的独立桩防撞垫的拓扑构型。利用正交试验设计方法对保护独立桩防撞垫进行优化设计,确定保护独立桩防撞垫的结构尺寸参数的最优组合。最后,对最优参数组合的防撞垫进行有限元仿真验证分析。结果表明,车辆撞击优化后的防撞垫,3种工况下的车辆质心加速度均小于20g,满足防撞垫安全性能评价标准要求;安装了防撞垫的独立桩受到的撞击力仅为没有安装防撞垫的独立桩受到的撞击力的1/3,能够大大降低独立桩断裂的风险。优化后的独立桩防撞垫结构尺寸较小,便于安装和使用,对于保护事故黑点、重要场景中的独立桩,保障乘员安全具有实用价值。     

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。     

纯电动汽车追尾碰撞安全性能优化研究

提出纯电动汽车受到追尾碰撞时乘员舱结构稳定性及电安全性能的相关要求;针对某纯电动汽车追尾碰撞安全性能开发,参照GB 20072-2006对燃油车追尾碰撞的强制性要求,建立整车追尾碰撞模型进行有限元计算分析,基于分析结果指导纯电动车追尾碰撞安全性能优化设计。结果表明,针对纯电动汽车追尾碰撞,后部车身结构的安全性能设计需遵循逐级变形压溃的原理,充分提高变形吸能区的吸能效率;保证动力电池包固定结构及其周围结构的稳定,使其免受刚性结构挤压,同时避免挤压乘员舱。实车后碰撞试验结果显示改进后的车辆可满足安全要求。     

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。     

汽车碰撞中的安全问题研究

针对汽车交通安全事故中发生几率最大的正面碰撞现象，通过考察汽车发生碰撞时的受力情况，分析了汽车由于碰撞产生的瞬间加速度对于车辆和乘员造成危害的原因。要求汽车除了要有足够强度的车厢结构和柔软的车厢内饰之外，更重要的是车身前部应具有较好的碰撞塑性变形结构或一种有效的防撞吸能装置．用于缓冲碰撞中的巨大冲力，并指出了解决汽车安全问题的发展趋势。     

防撞垫用吸能桶结构研究

吸能桶是防撞垫研发的技术核心,其结构形式与设置方式直接影响防撞垫的防护性能。本文通过对吸能桶结构研究,确定了一种合理、可靠的防撞垫吸能桶型式和设置技术。结果表明:对于吸能桶来说,不同形式的加强肋板对其结构刚度影响较大。通过对不同加强肋结构吸能桶研究,得出带加劲环肋的镂空八边形吸能桶结构吸能效果较好;为实现逐级吸能、平稳吸能及持续吸能,防撞垫的吸能桶吸能效果应前弱后强,碰撞时可依次压缩。     

高速公路跨铁路桥梁护栏安全性能提升研究

为提升某跨铁路高速公路桥梁护栏的安全防护功能,运用调查分析、有限元计算与实车足尺碰撞试验综合技术手段,了解跨铁路高速公路桥梁护栏应具有高防护等级与减小车辆碰撞护栏时侧倾量的特殊防护需求,而原有护栏经过分析不满足该防护需求。针对这种情况提出了升级改造方案,并对方案的安全可靠性进行了验证。结果表明:护栏经1.5t小客车100km/h、18t大型客车80km/h、33t整体大货车60km/h以20°夹角碰撞检测,乘员碰撞后加速度最大为70.6m/s2,乘员碰撞速度最大为8.4m/s,大型客车与整体大货车碰撞护栏后最大动态外倾当量值分别为0.38m和0.41m,护栏达到了SS级高防护等级和车辆碰撞后低侧倾量的功能要求;护栏基座预埋螺栓经计算机仿真校核,其受力满足强度要求;结合现场设置条件及规范要求进行设计的护栏端部过渡结构,经计算机仿真分析验证,其具有安全可靠性。研究成果提高了跨铁路桥梁路段运营安全水平。     

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。     

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。     

客车碰撞缓冲吸能装置研究

文章基于客车前部耐撞性结构特点,提出客车用碰撞缓冲吸能装置的设计要求。通过仿真和试验的方法,对不同截面形状、材料、加工工艺的碰撞缓冲吸能装置的吸能能力、变形模式和平均碰撞力进行详细分析。结果显示采用6063P铝合金制作的吸能装置变形模式稳定,压溃力曲线平稳,满足设计要求。     

基于正交试验法的防撞梁耐撞性研究

针对国内某轿车前保险杠的吸能特性,本文采用正交试验法选定横梁外板的材料、厚度、结构为影响因素,利用Hypermesh有限元软件建立该保险杠的正面碰撞有限元模型,并基于Ls-Dyna求解器对保险杠横梁的最大位移及缓冲吸能装置的吸能特性进行了数值仿真。仿真结果表明:采用铝合金材料,厚度为2.5mm的辊压成形结构防撞梁在10km/h的低速正面碰撞工况下,碰撞后的安全距离最大,吸能特性最好。     

高等级单波梁钢护栏创新设计与试验

为设计一种缓冲性能好，经济、安全和景观三方面统一的桥梁护栏，以解决国内外桥梁钢护栏碰撞缓冲吸能效果不佳、造价高、存在绊阻现象等问题，文章提出了一种新型组合式缓冲立柱与单波钢管横梁相结合的高等级单波梁钢护栏设计结构，其中，立柱采用“8”字型立柱并列组合结构，横梁采用单块单波梁与圆形钢管形成盾牌形横梁。在SA级碰撞条件下，对大客车和小客车的驶出角度、驶出速度、立柱变形最大位移、车体加速度、车辆运行轨迹等指标进行了CAE分析与实车碰撞试验。试验结果表明：该护栏缓冲能力明显、导向功能好、防护功能强，满足高速公路护栏安全性能评价标准，该高等级单波梁钢护栏设计方案具有良好的可行性。     

新型台车碰撞缓冲吸能装置研究

提出了一种以减振器为吸能元件的纵向碰撞、垂直吸能的新型机械缓冲吸能装置,介绍了其基本结构和工作原理。采用有限元方法建立了吸能装置的计算机仿真模型,对吸能装置的工作性能进行了计算机仿真。结果表明,通过调节减振器的高度、间距、数量等不同的初始条件,该吸能装置能够在台车碰撞实验中复现出多种波形特征的车身减速度曲线,满足汽车安全部件的试验要求。     

提升平头客货车碰撞安全性能的新方法

在汽车碰撞安全技术中需要缓冲吸能结构,如轿车前部的发动机室,使碰撞能量耗散而实现保护乘员安全。但现有的平头客货车缺乏像轿车那样的发动机室缓冲吸能结构,巨大的碰撞力直接作用到在驾驶室上,导致驾驶室严重破坏、司乘人员的严重伤亡。本文提出了提升汽车,特别是平头客货车碰撞安全性能的新方法,即利用杠杆装置或液压加杠杆装置将碰撞能量传递到车轮轮胎上,通过挤压轮胎并利用轮胎的弹性来缓冲吸收碰撞能量,从而达到提升车辆碰撞安全性能,保护司乘人员安全的目的。     

桥梁伸缩缝位置护栏结构设计与综合评价

桥梁伸缩缝位置是交通安全防护的薄弱环节,需要设置安全可靠且可协同伸缩的特殊护栏结构,并进行合理评价。为此,以横门西特大桥为依托,结合工程实际条件及相关科研成果,采用计算机仿真模拟技术,研究桥梁伸缩缝位置护栏结构设计方案,并依据规程要求,对其进行结构安全性能仿真评价和车辆乘员适应性能仿真评价。仿真评价结果表明：桥梁伸缩缝位置护栏结构方案具有良好的安全防护性能,防护能力达到六(SS)级;桥梁伸缩缝位置护栏结构方案具有良好的车辆乘员适应性能,在碰撞过程中可以对不同类型车辆及乘员进行有效防护。所得成果可提升大桥伸缩缝位置的安全防护水平,为同类工程提供设计参考。     

某车型匹配新型大尺寸变速器的正面耐撞性优化

2012版C-NCAP正面偏置碰撞速度与欧洲相同,对汽车耐撞性要求比以前更为严格。针对某车型重新匹配新型大尺寸变速器后导致正面吸能空间不足、正面偏置碰撞安全性能下降的问题,根据试验结果和有限元分析结果进行了正面车身结构优化。通过优化纵梁降低了整车加速度波形,减少了乘员舱的侵入量,使该车型能够满足整车安全性能要求。