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波形護欄立柱結構的改進設計

發佈者: 發佈時間:2016/4/1 13:34:49 閱讀:次 【字體:】

   波形護欄立柱結構的改進設計:通過上面的分析,本文設怨在設計立往的結構時採用某種失效機制,使得車輪在與立柱接觸時,在一定大小的接觸力的作用下立柱能被車輪折斷從而避免車輪與立柱之間的劇烈碰撞作用。根掘這個設想,本文提出了一種新的護欄立杜結構一分段彈出式立柱.

  立柱的尺寸結構以及建立起來的有限元模型在3.4.2節中己經作了介紹。在建立這樣的立柱撐型時需要考慮兩段立柱之間的相互幹涉作用.在LS一DY隨中採用某種方法將一段立柱插入做爲基礎的下段立杜中,同時還要能夠象實際情況那樣在兩段立柱之間產生相互作用力。

圖5.2立柱的楔入結構

  圖5.2立柱的楔入結構

  本文採用的方法是設計一個與上段立杜相連的楔子,給楔子設定一個位移一時間曲線,如圖5.2所示。在仿真計算的時候,在楔了的帶動下根據需要的楔入量將立柱上段逐漸插入到基礎段中直到預定的位置。山於在L5一DYKA中不能爲可變形體設定位移一時間曲線所以在建模時,楔子採用了剛體材料。當立柱上段插入下段,井恨據所需的楔入量達到預定的位置後,楔子相對於墓礎段的運動就會停止。

  立杜在碰撞過程中會變形、受到損壞.如圖5. 3所示的是立柱在碰撞過程中的變形圖。從圖中可以很清楚的看到仁、下兩段的變形只發生在局部:上段立柱的變形主要發生在連接部分的前部;基礎段的變形主要發生在連接部分的後部。

圖5.3立柱的變形情況

  圖5.3立柱的變形情況

  山於採用了分段楔入的結構,楔入量對立柱的剛度有很大的影響.因此可以通過調整楔入量的大小來改變護欄系統的整體剛度.本節將通過幾組仿真對比實驗來研究楔入量與剛度之N的關係井爲下面的系統建模m定一個比較合理的楔入量。

  仿真試驗系統山立杜和圓柱形碰撞體組成,如圖5.4所示。圓柱形碰撞體的質旦爲1560吮,可以用來代替前而所做的有限元仿真實驗中的轎車。碰撞體將以32km/h的速度正面撞擊立柱.這個碰撞條件與前面所做的初始碰撞角爲2擴,初始碰撞速度爲90keeyh的碰撞條件具有一定的可比性。

 圖5.4立杜碰掩仿真系統

  圖5.4立杜碰掩仿真系統

 

圖5.5碰撞體質心的合成加速度比較圖 

  圖5.5碰撞體質心的合成加速度比較圖

  在這個W條件下分別將立柱之f0i的入改爲60mm. 70mm, 80mm和100mm進行仿真計算,然後對碰撞體質心處的合成加速度的人小進行比較。如圖5.5所示的是四次仿真試驗中碰撞體質心處的合成加速度比較圖。

  從圖5.5中可以看山,隨着護欄立柱楔入量的增大碰撞體質心處的合成加速度在變大,這表明碰撞過程中的碰撞力在增大,立柱的剛度隨着立柱之間的楔入量的增大而增大。如曲線A所示,當楔入量爲104mm的時候,碰撞體質心處的合成加速度約爲4鮑.從前面的圖4.5中可以看到,在初始速度爲99kmlh、初始碰撞角度爲2d0的gm仿真中,轎車質心處的合成加速度也約爲40g.山於這兩個試驗條件具有一定的可比性,所以在下面的仿真中將以楔入量爲1 oomm來進行下一步的系統試驗。

  下面將通過仿真的手段來進一步研究用這種結構形式的立柱構建的護欄系統在碰撞中表現出來的性能,並與前面所做仿真試驗的結果進行對比。圖5.6是楔入量爲loomm,轎車的初始碰撞速度爲80km/h,初始碰撞角度爲250的情況下轎車、護欄的變形情況,如圖5.7所示的是在相同的初始速度和初始碰撞角度下轎車分別與圓柱型鋼立柱護欄和分段彈出式護欄碰撞時轎車質心處的合成加速度。

圖5.6轎車、護欄的變形圖

  圖5.6轎車、護欄的變形圖

  護欄的立柱被分爲相互連按的上、下兩段後,在碰撞過程中當兩段之間的連接失效時上段立柱會從基礎段中分離出來從而避免車輪與立柱之間的p,P重撞擊。從圖5.7中可以看出,與前面所用的圓柱型鋼立柱相比較分段彈出式立柱護欄表現出更好的防護性能。首先從圖中可以看出加速度的峯值變小了,另一方面是整個過程中加速度曲線變得更加平緩了.尤其是在車輪與立柱發生碰撞的時候車輛質心處的加速度沒有像前面那樣會迅速增大。

圖5. 7轎車質心處合成加速度

  圖5. 7轎車質心處合成加速度

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