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护栏碰撞的研究方法

发布日期:2014-3-26 17:45:43

    前国内外对车辆与防撞护栏碰撞的研究主要采用 3 种方法:实车足尺碰撞试验、缩尺模型试验和计算机仿真法。

    ①实车足尺碰撞试验

    实车足尺撞击试验是用实际车辆冲撞护栏来模拟现实交通事故的一种研究方法。它可以得到车辆在撞击过程中的运动轨迹和运动姿态、车辆与护栏的变形和损伤特征以及碰撞冲击力等真实可信的技术参数,是护栏结构设计和验证其他研究方法的直接依据。它虽然真实可靠,但耗资很大,具有一定的危险性,不可能进行多次试验。目前汽车-护栏碰撞试验的标准有两个:欧洲 EN1317 标准、美国标准 NCHRP350 报告。

    为了提高高速公路的行车安全性,使高速公路的护栏设置更加安全合理、经济适用,我国于 2004 年颁布了《高速公路护栏安全性能评价标准》(JTG/TF83-01-2004 非强制性标准),为国内的实车足尺护栏碰撞试验提供参考。

    ②缩尺模型试验

    缩尺模型试验法是一种将实际汽车护栏或其中的一部分构件按一定比例缩小进行模拟试验的方法。它可以在试验室进行,具有试验成本低、试验过程易于控制、变换参数容易、可采用多组试件反复进行等众多优点,是对护栏进行冲击特性、撞击刚度、能量吸收能力等物理力学特性试验模型车的动力特性与实际车辆的动力特性相似。

    ③计算机仿真法

    计算机仿真法是指利用计算机专业仿真软件建立“车辆-护栏”模型,用数值积分的方法,在计算机上进行的模拟试验。它能进行多次重复试验,并能针对各种结构参数的变化计算出冲撞的响应,是一种行之有效的方法。目前应用于汽车碰撞模拟的计算机仿真软件主要有 LS-DYDA、PAM-CRASH、MADYMO 等等。

    尽管实车碰撞试验被公认为综合评价汽车碰撞安全性能的最基本、最有效的方法,然而实车碰撞试验费用高昂,由于碰撞过程涉及的因素(碰撞速度、碰撞角度等)较多,为了对碰撞过程进行全面研究,需要进行多次试验,研究往往要受到经济条件的限制。动态显式有限元方法能够将物理空间的无限自由度问题转化为有限自由度问题,它利用接触算法处理物体之间的接触,通过显式时间积分求解大变形动力响应,特别适合解决大变形、大转角、大应变问题,因此被广泛应用于爆炸、航天、汽车等领域。大量的实践证实,显式动态有限元方法是研究汽车与护栏碰撞的有效方法和手段。本文以 LS-DYDA 模拟车辆与护栏的碰撞过程,分析研究方案的力学性能。