研究汽车与护栏碰撞过程中车辆的理想运动规律和护栏的防撞机理,以提高护栏的耐撞性能.在LS-DYNA软件平台中,根据样车的结构参数和高速公路护栏安全性能评价标准,建立了“汽车-乘员-护栏”碰撞耦合系统有限元模型.碰撞仿真结果表明,护栏通过变形吸收了62.2％的动能,起到了很好的导向作用.汽车的驶出角为8.2°,可以有效避免二次事故发生.扩栏的最大横向变形为750 mm,假人头部性能指标HPC为508,假人胸部性能指标THPC为25.2mm,假人腿部性能指标FPC为1.15 kN,均小于法规规定的标准值,汽车与护栏碰撞时不会对乘员造成严重伤害.
为了快速地得到颗粒碰撞后的运动状态,从而实现颗粒碰撞阻尼系统的整体仿真研究,建立颗粒在单个碰撞周期中的分段力学模型。该模型将颗粒的单个碰撞周期分为三个阶段,通过三个阶段的力学分析得出颗粒在关键节点的运动状态,最终得到颗粒碰撞后的反弹速度、碰撞过程中的恢复系数和能量损耗的解析表达式。随后采用有限元方法对两颗粒的弹塑性碰撞过程进行模拟,有限元分析结果与分段力学模型的结果吻合较好,证明了分段力学模型的正确性。最后应用此分段力学模型对颗粒的碰撞速度、颗粒材料参数包括屈服点、弹性模量、密度和颗粒大小对耗能效果的影响进行定量的分析计算。计算结果表明,材料的屈服点和弹性模量之比越小,碰撞耗能效果越好;同时,质量密度越大的材料,耗能效果也越好;在设计颗粒阻尼器时可以以此为原则选用碰撞伙伴的材质。以上研究结果可以用于颗粒碰撞阻尼系统的阻尼特性分析和整体仿真研究。
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