高速公路护栏材料动态力学特性与能量吸收行为研究

摘要

高速公路护栏在保障交通安全中起到了重要作用,为了研究护栏结构在交通事故中对汽车的安全防护能力,本文对护栏材料的动态力学性能进行了实验研究,在此基础上通过数值计算和理论分析方法,对汽车碰撞过程中护栏结构的能量吸收行为进行了评估.首先,采用MTS试验机、分离式Hopkinson拉杆以及低温控制设备对常用护栏材料在准静态、动态拉伸和低温条件下的力学性能进行了实验研究,获得不同条件下材料的应力-应变关系.结果表明,随着应变率的增大,护栏材料的屈服强度和极限强度也有明显的增大;在相同应变率下,随着温度的降低,屈服强度和极限也有明显的提升,材料的韧性明显降低.在材料试验的基础上,得到了护栏材料的动态本构关系.进一步通过有限元计算方法,对汽车碰撞条件下W型波纹梁结构的能量吸收行为进行了分析,并给出了不同碰撞工况下,典型汽车的安全碰撞速度.