防撞吸能材料金属泡沫铝压缩及吸能性能试验研究

基于桥梁防撞装置对吸能材料提出的要求,对金属泡沫铝进行了准静态压缩性能试验,研究了密度对泡沫铝压缩性能和吸能性能的影响。试验结果表明泡沫铝压缩过程有3个明显的阶段：弹性阶段,屈服阶段和致密化阶段。在平台屈服阶段,泡沫铝在应力变化不大的范围内产生很大的应变,从而吸收了大量的能量。随着密度的增加,泡沫铝的强度升高,吸能效率峰值增加,其吸收能量最大可达7.24 MJ/m^3,在桥梁及工程结构防撞保护装置中有着潜在的应用价值。     

泡沫铝外包混凝土桥墩防撞性能研究

随着城市车桥撞击事故的增多,在对桥墩保护的同时,考虑对车辆和人员的保护也很重要。通过吸取船桥撞击中柔性防撞装置的成功经验,提出泡沫铝外包混凝土装置,依托某跨线桥的双柱式桥墩运用LSDYNA有限元软件建立三种不同的撞击模型,从能量转化、应力和墩顶墩底横向位移三部分进行碰撞动力响应分析。结果表明:泡沫铝外包混凝土具有良好的吸能能力,能有效地减小桥墩应力和桥墩横向位移,在撞击作用下满足正常使用要求,对桥墩、车辆起到很好的保护作用。     

高速公路新型泡沫铝防撞护栏性能研究

利用泡沫铝材料良好的吸能特性,通过特殊设计将泡沫铝材料应用于道路护栏防阻块中,配合高延展性的合金钢三波护栏板,组成新型泡沫铝防阻块防撞护栏,对新型泡沫铝防阻块防撞护栏进行实车足尺碰撞试验,分析不同车型碰撞试验效果,并与传统护栏进行比较。结果显示:在防撞缓冲方面,新型泡沫铝防阻块防撞护栏优于传统牛角弯头护栏,具有良好的应用前景。并在京台高速公路德齐段改扩建工程中得以应用。     

钢套箱-群桩组合防撞结构防撞性能仿真分析

为确定船舶碰撞作用下钢套箱-群桩组合防撞结构的工作机理和防护能力,以余信贵大桥防撞设计为背景,采用显式动力分析软件LS-DYNA建立船舶-组合防撞结构碰撞计算模型,进行不同工况下船舶撞击防撞结构仿真分析,对碰撞相互作用过程、撞击荷载、船舶及结构响应进行分析。结果表明:中心碰撞时的碰撞荷载峰值、持时、冲量和桩顶位移比偏心碰撞时大;中心碰撞时船舶动能大部分转化为系统内能,偏心碰撞时船舶动能大部分保持在自身;典型中心碰撞工况下,船艏及组合防撞结构局部发生塑性变形,但未超过材料强度极限。该防撞结构具有较好的防撞吸能和导向能力,可以保护桥梁结构免受撞击,降低碰撞船舶的损伤。     

基于失效概率的桥梁防船撞装置安全性评估

采用非线性有限元法模拟了船舶撞击桥梁防撞装置的动态过程,计算了防撞装置对桥墩的撞击力并分析其吸能效果。根据桥位、水文资料、通航船舶类型及数量等条件,分析了1 000t级通航船舶撞击桥梁的概率,对桥梁船撞倒塌概率公式进行了修改,计算了桥墩安装防撞装置后的倒塌概率;对目前国内外桥梁船舶撞击风险接受准则进行对比研究,选择了适合某跨江大桥的船撞风险值;采用安装防撞系统后桥梁的失效概率来评价防船撞钢套箱设计的合理性,为桥梁直接构造防船撞装置的设计提供安全评估参考。     

湛江海湾大桥主墩防撞设施结构设计

随着现代社会、经济和技术的发展,江河湖海上的现代大跨度桥梁逐渐增多,航行的船舶数量、吨位快速增长,船舶撞击桥梁的事件也相应增多,对桥梁安全使用构成很大威胁,因此,研究防御性船撞桥设施显得非常必要。该文主要介绍湛江海湾大桥主桥的防撞设施即柔性吸能防撞装置,供业内人士参考。     

泡沫铝复合结构改善汽车侧撞安全的仿真研究

泡沫铝结构的轻量化与高比吸能的特点,使其成为潜力巨大的汽车吸能材料。本文中探索泡沫铝复合结构在汽车侧面碰撞过程中吸收碰撞能与降低加速度的机理与贡献。首先建立泡沫铝结构的CAE模型,并通过试验获取材料参数,为仿真提供基础数据,接着进行多目标优化,最后以某汽车门槛横梁加装泡沫铝结构来验证其吸能效果。结果表明,优化后的设计方案明显降低了加速度,减小了侵入量,满足了车身轻量化与高吸能的设计要求。     

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。     

桥梁防船撞波纹钢夹层吸能结构耐撞性研究

为了确定桥梁防船撞波纹钢夹层结构的合理布置方式和结构参数,根据某长江大桥桥墩防撞需求设计波纹钢夹层结构,采用LS-DYNA软件建立夹层结构和船艏的有限元模型,模拟船艏撞击夹层结构的过程,分析不同波纹板布置方向、波纹板厚度和面板厚度下夹层结构的耐撞性指标和撞击力。结果表明:波纹板竖直布置比水平布置具备更好的吸能效果;波纹板厚度对耐撞性指标的影响不大;耐撞性指标随面板厚度的增大先增大后减小,厚度为7mm时耐撞性指标最大;波纹钢夹层结构对船舶撞击力的削减达到60%以上;波纹钢夹层结构对撞击能量不敏感,具备较好的稳健性和吸能效果。     

桥墩柔性防撞装置的内力分析

在计算技术不断发展的今天,大跨径桥梁结构的计算理论和建造技术得以不断完善。国内许多交通主干道的线路,设计了跨越大江、河流、海湾的大桥,也设计了跨越大陆与岛屿之间的大桥。同时,船舶运输行业迅猛发展,船舶交通繁忙,大吨位船只日益增多,撞击力大,一旦出现撞击事故,造成的经济损失将是巨大的,由此需要设置防撞装置。目前防撞装置的计算尚未成熟,直接影响了对防撞装置使用有效性的判定。该文仅对湛江海湾大桥主桥墩柔性吸能防撞装置的受力计算进行简单介绍,以供参考。     

湛江海湾大桥防撞系统数值分析

随着我国大跨度桥梁事业的发展,对桥梁防撞系统的研究日益迫切,该文以湛江海湾大桥的柔性防撞系统为背景,对其进行了数值仿真分析,并得出了一些有意义的结论。限于撞击分析的复杂性,文中结论仅供参考。     

一种桥梁防撞结构的设计与仿真分析

桥梁防撞结构有多种形式,按照其与桥墩的关系区分,可分为整体式与分离式防撞两种。通航净宽受限的情况下,在桥墩上下游侧设置分离式防撞结构是合理可行的。根据某桥现场情况,设计出一种分离式刚性防撞结构。通过建立三维有限元仿真计算模型,分析该结构受到船舶撞击时的受力状况,其结论可为同类桥梁防撞设计提供参考。     

超高车辆撞击组合结构桥梁的仿真分析

基于高性能非线性有限元,对超高车辆-组合结构桥梁碰撞进行了高精度仿真分析,结果表明,组合结构桥梁由于下部的钢板较薄,抗撞击能力差,遭到超高车辆撞击后,易产生较大变形和较大范围的钢板屈服,从而使截面产生扭转,桥梁应力大幅提高;超高车辆撞击对组合结构桥梁的破坏比较严重,在实际应用中需要对组合结构桥梁进行有效地防撞保护.     

湛江海湾大桥防撞系统数值分析

随着我国大跨度桥梁建设的发展,对桥梁防撞系统的研究日益迫切.以湛江海湾大桥的柔性防撞系统为背景,对其进行了数值仿真分析,并得出了一些有意义的结论.限于撞击分析的复杂性,该文的结论仅供参考.     

湛江海湾大桥柔性吸能防撞装置研究

该文针对大型桥梁防止大吨位船舶撞击的设施这一国际难题进行了研究。按照柔性消能防撞的模式成功研制出了抵抗5万t级船舶撞击的防撞设施,而且造价较低。该设施的成功实施成为国际首创。在研制过程中,还创造性地提出了“小撞不坏、中撞可修、大撞不倒”的三级防撞设计原则。     

武汉鹦鹉洲长江大桥中塔墩防船撞装置研究

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥为(200+2×850+200)m三塔四跨钢-混结合梁悬索桥,中塔墩提出采用自浮式筒形复合材料防撞装置,以减小桥墩的船撞风险。为研究该防撞装置的破坏模式及防撞效果,制作了4个缩尺比为1∶8的防撞装置试件进行准静态侧压试验,并采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对船桥的碰撞过程进行数值模拟。结果表明:在准静态侧压下,防撞装置的内面层层间剥离、外面层与泡沫剥离,内、外面层纤维均断裂;纵向格构层间剥离并屈曲破坏,降低格构间距可提高结构的弹性极限承载力和初始刚度;防撞装置可以降低船舶撞击力,延长撞击时间;船艏结构撞击后变形明显减少,应力降低。该防撞装置具有良好的防撞保护效果,能有效地降低船桥碰撞过程中桥梁和船舶的损伤。     

附加防撞结构的上海市松浦大桥抗船舶撞击能力分析

提出了一种适用于上海市松浦大桥的多级缓冲耗能型防撞耐蚀钢浮箱,同时,为评估所开发防撞结构的有效性,通过建立考虑防撞结构的船桥碰撞有限元模型,基于数值模拟评估了该防撞结构的缓冲消能效果。分析结果表明,该防撞结构可以有效降低桥梁结构反应。     

安海湾特大桥船撞力评估及防撞方案研究

船撞桥事故常有发生,准确预测船舶撞击下桥墩受力对评估桥梁结构船撞性能及进行合理的防撞结构设计具有重要意义。基于非线性有限元方法,分析了安海湾特大桥主桥墩柱在500～6 000 t位范围内6个吨位等级船舶5个撞击速度的接触界面力时程特征,对比论证了现有规范船舶撞击力简化公式的有效性;对安装浮动式柔性防撞装置的大桥主墩开展3 000 t级船舶正撞和侧撞两个场景瞬态动力仿真分析,从接触界面力峰值和冲击持时评价防护装置有效性。研究结果表明,各国船撞力经验公式计算结果相差较大;船舶撞击接触界面力峰值随船舶吨位和撞击速度增大而非线性增加;浮动式柔性防撞装置能够有效地降低船舶撞击力峰值。     

桥梁复合材料防撞方案研究

在介绍船舶撞击桥梁成因的基础上,分析桥梁防撞设施应达到的具体要求,并详细比较了现有的间接式、直接式防撞设施的特点与适用情况。基于现有桥梁基础防撞方案的局限性,经理论分析与试验研究,提出了自浮式复合材料防撞方案。该方案采用自浮式复合材料防撞箱系统,其外壳为耐腐蚀性能强、弹性性能好的纤维复合材料,内部填充强度与刚度较大的纤维复合材料空心缠绕管,紧挨船舶撞击部位为纤维复合材料耗能缠绕管。该防撞设施可使船舶撞击力保持在可控范围内,确保大桥结构安全,同时还可有效减轻船舶受损程度,具有造价低、耐腐蚀、绿色环保等优点。     

汽车薄壁吸能结构的轻量化分析

文章通过CATIA与Hypermesh软件进行三维建模与网格划分,通过ABAQUS及其子程序进行有限元分析。对汽车双帽型吸能结构在冲击下的力学性能进行分析进而实现轻量化。选用铝基碳化硅复合材料作为参照,通过与铝合金、Q235钢材料进行对比,分析得出,铝基碳化硅的吸能效果与铝合金相近且与钢差别不大,但重量只有Q235钢的40%,而且铝基碳化硅在中速撞击下结构的稳定性优于铝合金和Q235钢。