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汽车与高强钢护栏碰撞行为仿真分析和试验研究
| 论文题名： | 汽车与高强钢护栏碰撞行为仿真分析和试验研究 |
| 关键词： | 公路护栏;合金钢;碰撞安全性;力学性能 |
| 摘要： | 公路护栏是重要的道路安全防护设施，波形梁护栏是目前应用最广泛的一种公路护栏。车辆碰撞护栏过程中，护栏利用结构变形缓冲吸能，迫使车辆改变方向恢复正确行驶状态，对减轻事故危害、保护驾乘人员生命财产安全具有重要意义。传统护栏采用Q235钢作为基底材料，其性能及环保性已无法满足社会需求，以Q S Te系列合金钢作为基底金属材料的新型高强钢护栏，为未来公路护栏的更新升级提供了技术解决方案。针对研发的新型高强钢护栏，需进行碰撞安全性考核评价，以保证其能投入生产使用。 护栏的碰撞安全性评价即使用汽车对其进行碰撞试验，对碰撞结果进行评价，试验方法包括计算机仿真试验法和实车足尺碰撞试验法，本文采用两种方法相互结合验证。具体研究内容如下： （1）进行汽车与护栏碰撞行为仿真研究，选用小、中型客车和大型货车作为碰撞车辆，新型B级、A级和SA级高强钢护栏作为碰撞对象；基于惩罚函数法的Automatic_Single_Surface接触类型处理碰撞过程中的边界非线性问题；通过材料力学性能试验确定护栏各构件的各项性能参数；按实际车辆尺寸使用前处理软件Hypermesh建立碰撞模型及划分网格，再导入LS-DYNA软件进行碰撞模拟；依据标准设定仿真碰撞条件并完成仿真碰撞试验；分析实验结果，获得车辆行驶姿态、行驶轨迹图以及护栏变形情况。 （2）依托深化达检测中心完成汽车与护栏的实车足尺碰撞试验，选用红旗小型客车、金龙中型客车、江淮大型货车和解放大型货车作为实际碰撞车辆，将B级、A级和SA级三种等级高强钢护栏安装于路基土中，依据标准设定实车碰撞条件并完成实车碰撞试验，获得车辆行驶轨迹图、护栏损坏情况、车辆损坏情况，并采集小型客车碰撞护栏后乘员碰撞速度及碰撞加速度值。 （3）从初始条件、车辆行驶姿态、碰撞结果三个角度对比分析仿真试验和收车碰撞试验，仿真和实车碰撞试验结果均表明，汽车与各等级护栏碰撞后，所有护栏碰撞安全性能均满足标准要求，同时实车碰撞试验结果有效证明了仿真试验建模流程及仿真方法的合理性，并验证了仿真试验结果的可靠性。 |
| 作者： | 罗巍 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 郑忠才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东建筑大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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