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更新時間：2025.06.14
汽車-乘員-護(hù)欄耦合碰撞系統(tǒng)模型及安全性仿真

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研究汽車與護(hù)欄碰撞過程中車輛的理想運(yùn)動規(guī)律和護(hù)欄的防撞機(jī)理,以提高護(hù)欄的耐撞性能.在LS-DYNA軟件平臺中,根據(jù)樣車的結(jié)構(gòu)參數(shù)和高速公路護(hù)欄安全性能評價標(biāo)準(zhǔn),建立了“汽車-乘員-護(hù)欄”碰撞耦合系統(tǒng)有限元模型.碰撞仿真結(jié)果表明,護(hù)欄通過變形吸收了62.2％的動能,起到了很好的導(dǎo)向作用.汽車的駛出角為8.2°,可以有效避免二次事故發(fā)生.擴(kuò)欄的最大橫向變形為750 mm,假人頭部性能指標(biāo)HPC為508,假人胸部性能指標(biāo)THPC為25.2mm,假人腿部性能指標(biāo)FPC為1.15 kN,均小于法規(guī)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值,汽車與護(hù)欄碰撞時不會對乘員造成嚴(yán)重傷害.

兩顆粒彈塑性正碰撞的耗散模型

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為了快速地得到顆粒碰撞后的運(yùn)動狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)顆粒碰撞阻尼系統(tǒng)的整體仿真研究,建立顆粒在單個碰撞周期中的分段力學(xué)模型。該模型將顆粒的單個碰撞周期分為三個階段,通過三個階段的力學(xué)分析得出顆粒在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài),最終得到顆粒碰撞后的反彈速度、碰撞過程中的恢復(fù)系數(shù)和能量損耗的解析表達(dá)式。隨后采用有限元方法對兩顆粒的彈塑性碰撞過程進(jìn)行模擬,有限元分析結(jié)果與分段力學(xué)模型的結(jié)果吻合較好,證明了分段力學(xué)模型的正確性。最后應(yīng)用此分段力學(xué)模型對顆粒的碰撞速度、顆粒材料參數(shù)包括屈服點(diǎn)、彈性模量、密度和顆粒大小對耗能效果的影響進(jìn)行定量的分析計算。計算結(jié)果表明,材料的屈服點(diǎn)和彈性模量之比越小,碰撞耗能效果越好;同時,質(zhì)量密度越大的材料,耗能效果也越好;在設(shè)計顆粒阻尼器時可以以此為原則選用碰撞伙伴的材質(zhì)。以上研究結(jié)果可以用于顆粒碰撞阻尼系統(tǒng)的阻尼特性分析和整體仿真研究。

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