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汽车及道路护栏碰撞模拟及仿真.pdf

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摘要 交通安全是当今世界一个重要的研究方向，而车路耦合关系则是交通安全系 统的一个组成部分。护栏是重要的交通安全设施，半刚性护栏是目前应用最为广 泛的护栏形式。车辆与护栏的碰撞是极其复杂的事件，在这一事件中，车辆与护 栏乃是碰撞系统中不可分割的两个组成部分，二者相互耦合、相互影响，共同构 成了一个有机的整体。本文结合半刚性防撞护栏和某微行车进行了车辆运动规律 和碰撞损害程度方面的研究，做了如下主要工作： 首先，从几何非线性、材料非线性和接触非线性等几方面入手，详细分析了 车辆护栏碰撞过程中所涉及到的各种非线性问题，讨论了相应的有限元法，特别 是碰撞动力学中的有限元法． 其次，进行建模，首先是在ＣＡＴＩＡ环境下建立几何模型，然后在ＨＹＰＥ腿ｓＨ 环境下进行网格划分，最后在Ｐ删－ｃＲＡＳＨ环境下建立整个“车辆一半刚性护栏” 碰撞体系有限元计算分析模型，通过调整参数来改变材料性能、结构尺寸以及碰 撞条件。模型中考虑了半刚性护栏与车辆的弹塑性大变形现象，对车辆与护栏发 生接触的部位进行了细化，充分考虑摩擦的影响，但是对车轮的运动状态进行了 简化，只赋予了其线速度，基本上实现了对实际情形较好的模拟。 最后，通过改变碰撞过程中的初始碰撞条件，分析四种计算工况下车辆运动 的规律和护栏体系碰撞损害程度。这部分工作主要在ＰＡＭ－ＣＩｉＡＳＨ中进行。通过对 比分析四种计算工况下车辆的运动状态、位移、速度、加速度和各种能量转换， 护栏体系的位移、速度，对四种计算工况下车辆的运动规律和碰撞所造成的损害 程度做出了总结，借此评估车辆的碰撞性能和护栏的保护性能。并为以后进行此 类研究工作提供了一定的思路。 关键词：汽车；半刚性护栏；碰撞；有限元 摘要 ＾ＢＳＴＲＡＣＴ ｍＳａ鲫ｏｆｍａｄｔｌａ伍ｃｉｓ孤ｉⅡＩｐ‘脏ａ血ｔ蛐曲优胁．Ｔｈｃ ｒｅｌ丑ｔｉ∞ｏｆｖｅｈｉｃｋ ａＩｌｄ鲫ＩＩｄｌ蛐ｉｓｐ缸ｏｆｍｅ妇ｍｃｓ）ｒｓｔｅｍ．ＧＩｌ删砌ｉｓｍｉｍＩ脚ａｎｔ自ｃｉ脚ｆｂｒ ｔｍ伍ｃ豫鲫；ｗｈｊ】ｅ蚓血前ｇｉｄａ ｗｏｄｄ丽ｄｅ玳恻丑ｄａｙｓ．Ｔｋ伽ｐａｃｔｇＩｌ锄ｈａｉｌｉｓ∞ｅｏｆ廿＂ｍｏ砒ｐｏｐｌｌｌ缸１ｄｎｄｏｆｇＩ｜御ｄｒｊ童ｉｌ ｕｓｅｄｊｎｂｃｔｗｅｅｎＶｃｈｉｃｌｅ眦ｄ目埔ＩｄｒａｉｌｉｓＶ豇ｙ ａ∞ｔｗＯ咖ｐ‘ｍｎｄｃ鲫ｐａｃｔ ｃ呲ｐｎｃａｔｃｄ．Ｔｈｃｗ垃Ｉｉｃｌｅａｎｄ毋埔Ｉｄｒａｉｌｐ８ｒｔ８Ｏｆｍｅ 醪ｓ岫ｎ，ｗｈｉｃｈｃ唧ｌｅａｎｄ缸ｆｅｃｔｅａｃｈ劬盱锄ｄｍａｌ∞Ｉ啦ｏｆ趾饥ｇａｎｉｃｗｈｏｋ．ｍｔｈｉｓ ｔｏ蛐ｉ珂ｇｉｄ訇璃Ｉｄ砌ａｎｄｍｉｎｉｔａ‘ｏ咄∞∞岫咖ｔｈｅ ｔｈｅｓｉｓ，站ｌａｔｉｎｇｔｈｃ删ｏｆｃｏｍｐａｃｔｄａｍａｇｅ眦ｄｏ∞．Ｔｈｅ１ｄｎｅｔｉｃｍｌｅ８ ｏｆｍｉｎｉ－ｃ缸ａｎｄｍａｉｎａ即ｅｃｔｓａ∞勰 ｆｏＩｎｏｗｓ： ｃ锄ｐ扯ｔｂｅｔ＇Ⅳｃｃｎ蜘岭ｋ ｇＩＩ砌ａ∞蛐ａ：Ｉｙｚｅｄｈｍｅ丘ｒｓｔ’ｓｏｍｅ圮Ｉｅｖ葺Ｉｎｔｐ∞ｂｌｅｍｓｄｌｌＩｉｎｇｔｈｅｐｍ∞ｓｓ ｄｅ忸ｍ雒ｄ血他ｃｌｃＩ咖ｔ ａｎｄｉｎｍｃｌｈｏｄｓ，ｅｓｐ∞ｉａｌｌｙｔｈｃ ｇｅ伪ｎｅ扛ｉｃａｌ咖－ｎ圳锄哟‘ｍａｔｃｒｉａｌ ｍｅｔｈｏｄ８ｏｆｃ伽叩ａｃｔｂｎｅｔｉｃｓ，训ｌｉｃｈ啦ａｒ６ｅｄ丽ｔｈ 咖·ｌｉｎ∞Ｉｉ哆ａｎｄ ｃ伽妇ｃｔｎ∞－ｎｎｃａｄ哆ｗｅ糟ｄｉ鲇ｕｓｓｅｄａｌ∞． Ｓ∞ｏｎｄｌ孔ａ血ｉｔｅｅＩ锄ｅ址ｃａｌａｌｌ嗣Ｉｔｉｏｎａｎｄ卸ａｌｙｔｉｃｍｏｄ吼ｌｂｒ山ｅｗｈｏｌｅ ｅ咖ｂｌｉ出ｅｄ．砌ｃｈ 。ｖｅｈｉｃｌｅ一目埔Ｉｄ瑚ｓｙｓｂ锄ｉｎｎ＿∞ｍｐａｃｔＰＡＭ℃ＲＡＳＨ啪ｓｃ趾 ｍａ衄ｉａｌｄｉｍ∞ｓｉ∞ａｎｄ咖ｐａｃＩｃ伽越ｄｏｎ８ａｄｊｕｓ吨 ｐｃｈａｎｇｅ瑚ｅｔｅｃａｐａｂｉｌｉ螂．ｈ魄ｓｍｌｃ岫ｒａｌｂｙ ｔｈｉｓｍｏｄｃｌ，ｔｈｅｌａ学ｄｉｓｔｏｒｔｅｄｐｈ∞咖∞∞ｏｆ蚴ｇＩｌａＩｄＩａｉｌｎｉ－ｒｉｇｉｄ舭ｄ 删ｃｌｃｗ嬲ｔａｌ【ｌ粗缸ｏ∞ｃｏⅢ嵋ａｎ啪锹ｐａＩｔｓ ｗ酗鲫ｉｂｃ垃ｖｉｄｅｄ，锄ｄｔｈｅｉｎｎｌｌｅｎ∞ｏｆ 丘ｉｃ吐∞ｗ私ｔｈ∞ｇｈｔｏｖｅＬＢｕｔ血ｅｐａｐ盯ｓｔａｔｅｏｆｐｌｅｄｉｇｅｓｔｅｄｔｈｅｍｏｖｃｓｉｍｕｌ蜘山ｅｔ’僻ｂｙ∞ｌｙ ∞ｄｏ丽ｎｇｔｈｅｌｉＩ”Ｖｅｌｏｃｉｓ岫ｕｐ够１ｂＪｈｅｐＩ∞ｅｓｓｂａｄｃａＵｙ∞ａｌｉｚｃｄｔｈｅ ｓｉ臼Ｍ出觚 ｔｏ曲峙ｌｅａｌｃ哪ｐａｃｔ训ｉｌｉｏｎｓ曲ｒｊＩ喀ｔｈｅ伽ｐａｃｔ Ｈｏｆｃｎａｌ：ｌｙ，ｂｙａｄｊｕｓｄｎｇ山＝ｉｎｍａｌｌｌｌ蚯∞ｃ嬲ｐＩｏ∞８８，ｗｅ圮ｃ∞ｓｉ蕾机＂捌ｔｏ趾ａｌｙｚｅｄ也ｅ蜘ｅｔｉｃ ｒＩｌｌｃｓｏｆｖｃ址ｃｋ蛆ｄ ｋｉｎｄｓｓ）ｒ蜘．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇ山ｅ咖ｇ ｅｘ呦ｔｏｆ扣ａｆｄ