土基中波形梁护栏立柱的有限元模型研究

论述了土基在车与波形梁护栏碰撞过程中起着重要的作用,波形梁护栏立柱与土基的相互作用缺乏有效的建模方法,建立土基的实体模型将导致单元规模的增大和求解时间的延长。在对土壤材料模型输出的压缩变形特性和屈服特性进行了测试的基础上,使用非线性有限元软件LS-DYNA对波形梁护栏圆形立柱与土基的相互作用进行了模拟,探讨了使用非线性梁单元来正确模拟车与波形梁护栏碰撞过程中立柱与土基的相互作用,土基与立柱的相互作用力可简化为:垂直于波形横梁板的分力(X方向);平行于波形横梁板的分力(Y方向),为研究车与波形梁护栏碰撞过程中土基对护栏安全性能的影响提供了一种有效的方法。     

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。     

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。     

边坡和路缘石对波形梁护栏防护能力的影响

以双层波形梁护栏为基础,组织实车碰撞试验并建立有限元仿真碰撞模型,采用试验结果对仿真模型进行可靠性验证后,对边坡和路缘石对波形梁护栏防护能力的影响进行分析研究。发现双层波形梁护栏变形试验结果和仿真结果一致,最大动态变形量小客车碰撞试验结果和仿真结果分别为740mm和728mm,大客车碰撞试验结果和仿真结果分别为1 469mm和1 420mm,小客车长度、宽度、高度方向重心加速度试验结果分别为13.6g、12.1g和10.3g,仿真结果分别为15.3g、9.8g和9.9g;保证压实度且路基边缘线距离波形梁护栏立柱外沿距离不小于25cm的边坡设置方式对波形梁护栏防护性能影响不大;不设置路缘石、路缘石不突出护栏迎撞面两种设计方式合理,路缘石突出护栏迎撞面会对波形梁护栏防护性能产生较大不利影响。研究结果可有效地指导波形梁护栏实际工程应用,并为相关规范修订提供基础数据。     

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。     

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。     

基于预制工艺的高速公路中央分隔带单片式混凝土护栏研究

以满足高速公路中央分隔带安全防护要求和简化施工、降低成本为原则,研究开发出一种预制工艺的单片式混凝土护栏.该护栏采用预制安装工艺,单个斜螺栓连接方法,降低了护栏施工的成本和周期;护栏基础底宽60 cm,与波形梁钢护栏相比,可减少基础占用路基宽度,节约土地资源;嵌固式基础减少基础施工对路基和路面的影响,简化排水及通讯管线布设;护栏材料费为波形梁钢护栏的77％.根据实车碰撞试验结果,预制工艺单片式混凝土护栏防撞等级能够达到SAm级(400 kJ),各项安全性能评价指标均满足相关标准要求,小客车和大客车碰撞护栏后,护栏整体结构均未损坏,减小了碰撞后护栏的维修工作量,从而可降低运营期的养护成本.通过在福建省泉三高速公路部分路段的实际工程应用,取得了显著的经济和社会效益.     

防阻块功能分析及焊缝强度对波形梁护栏防护性能影响研究

针对实际工程中应用的波形梁护栏防阻块焊接方式普遍不符合规范要求的情况,为了更好地指导防阻块及波形梁护栏的合理设计与安全应用,该文采用理论分析、计算机仿真模拟、实车足尺碰撞试验等综合技术手段,在分析防阻块功能的基础上,系统研究与验证了焊缝强度对波形梁护栏安全防护性能的影响情况,开展了防阻块焊缝强度降低前后的仿真对比,以及...     

新型中央分隔带波形梁护栏研究

简要回顾了高速公路护栏研究现状。通过优化中央分隔带波形梁护栏的各结构构件和分析护栏整体性能 ,提出一种新型中央分隔带波形梁护栏。本文主要采用的技术方法为理论分析、模型试验、有限元动态数值模拟、实车碰撞试验。最后对需要进一步开展的护栏研究工作进行了展望     

汽车与波形梁护栏碰撞的仿真研究

对标准的路基压实土中圆形护栏立柱与土基的相互作用进行了模拟,在此基础上,基于非线性有限元软件LS-DYNA建立了波形梁护栏的有限元模型。在相同的碰撞条件下,对混凝土基础中和土基中护栏的碰撞安全性进行了仿真研究。结果表明,车与土基中护栏碰撞时对乘员造成的伤害值小于车与混凝土基础中护栏碰撞所造成的伤害值。     

高速公路半刚性护栏端头研究

从高速公路交通事故的统计资料出发,分析了汽车与高速公路护栏端头碰撞事故原因,利用有限元方法对半刚性波形护栏端头进行仿真模拟试验,根据研究结果进一步提出护栏端头的方法,从而降低事故对乘员的损伤程度.     

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。     

公路钢护栏圆形立柱与土壤基础的相互作用力学特性研究

本文以我国应用最多的A级波形梁钢护栏立柱和压实土壤基础为研究对象,以实车碰撞试验结果为基础,通过理论推导和计算,定量化的分析护栏立柱与土壤基础的相互作用特性。应用分析结果,确定了土壤基础条件对护栏安全性能的影响。研究结果可为工程实践提供理论基础和指导。     

半刚性三波护栏与客车碰撞的仿真分析

针对高速公路广泛使用的半刚性波形护栏建立“汽车-护栏”有限元模型,分析模拟BHI型防阻块三波护栏与客车的碰撞过程,并从护栏结构的完整性、乘员风险指标和车辆轨迹三个方面研究三波护栏对客车的防御能力。结果表明,BHI型三波护栏对客车有良好的防御与导向能力,充分发挥了护栏的作用。整个仿真过程与实际情况基本相符。应用有限元法进行护栏与车辆碰撞仿真模拟不仅具有重复性强的优点,还可以提供试验所无法得到的结果。     

高速公路半刚性护栏端头研究

从高速公路交通事故的统计资料出发,分析了汽车与高速公路护栏端头碰撞事故原因,利用有限元方法对半刚性波形护栏端头进行仿真模拟试验,根据研究结果进一步提出护栏端头的方法,从而降低事故对乘员的损伤程度.     

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。     

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。     

汽车与护栏碰撞立柱绊阻机理及防止措施

为研究汽车与公路护栏的碰撞安全性,按照国家公路护栏标准建立了波形梁板护栏的有限元模型,采用某款车型构建了汽车-护栏碰撞仿真模型,从车辆的运行轨迹、车辆质心加速度、护栏最大动态变形量和护栏各部件的吸能性对护栏进行分析,发现立柱对车轮的绊阻使车辆质心加速度超过了国家标准限值,对车内乘员的安全造成严重威胁.分析了立柱绊阻的机...     

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。     

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。