汽车柔性缆索护栏碰撞有限元仿真研究

【摘要】伴随着中国近四十年的改革开放，我国经济迅猛发展，人民群众的收入不断增长,对汽车的需求也日益旺盛，我国汽车生产销售数量已经连续五年蝉联世界第一，汽车保有量也从2009年的不足7619.31万辆迅猛增加到2013年的超过13700万辆，增加了近一倍，然而由于道路交通安全措施的不健全，我国的道路交通伤亡事故人数相对于欧洲同期水平居高不下，在人员伤亡的同时也造成了非常严重的财产损失。目前我国使用的护栏主要是刚性护栏和半刚性护栏，它们的主要代表形式分别为混凝土刚性护栏和W板波形梁护栏。这两种护栏在碰撞过程中存在严重的缺点，比如：刚性护栏碰撞过程时间极为短暂，这样会造成碰撞过程中加速度通常会超出人体所能承受的最大值，对人体产生伤害；对于W板波形梁护栏其碰撞过程中虽然驾乘人员所受到的加速度有一定程度上的降低，但却发生过W板插入车辆内部而造成人员伤亡的事件，并且波形梁护栏的安装与维护费用较高，经济效益较差。国内也在一些地区示范性的采用了欧美常用的柔性缆索护栏，这些柔性缆索护栏在这些示范试验地方对交通事故数量、伤亡和财产损失有了很大降低。然而由于石化燃料危机造成其价格飙升，对汽车产业产生了深远的影响，汽车朝着轻型化、流线型和低油耗的方向发展，这对原有的柔性缆索护栏作用发挥产生影响，在碰撞过程中容易出现钻撞事故。本文首先根据缆索护栏的施工设计要求及工艺材料尺寸要求利用CATIA建立汽车柔性缆索护栏三维模型；其次，利用Hyperworks中的子系统Hypermesh将三维模型进行网格划分，材料模型选取、材料属性定义、载荷加载和接触约束；然后，将设置好的文件导出生成k文件，并将其提交到LS-DYNA程序中进行求解运算。将求解生成数据和图像与美国联邦公路管理局进行的实车碰撞实验进行对比，来验证有限元模型的正确性及可行性。最后对我国车辆占有数量最多的A级车进行安全仿真，使乘用车在假定的钻撞条件下发生钻撞。针对这些情况对护栏提出了四种改进方案，并对其中一种最为经济的操作方便的方案进行建模仿真，通过实验仿真得到碰撞数据，改进的柔性缆索护栏能够对驾乘人员起到很好的安全保护作用并且能够有效的防止乘用车的钻撞事故的发生。
【作者】韦大磊；
【导师】任有；
【作者基本信息】吉林大学，交通运输工程，2014，硕士
【关键词】柔性缆索护栏；钻撞；有限元仿真；LS-DYNA；乘用车；

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