轿车与护栏碰撞仿真分析及护栏立柱优化

摘要

随着经济的不断发展，小轿车已成为人们必不可少的出行工具，但是事物都具有两面性，小轿车的普及一方面给人们带来了极大的便利，另一方面却也造成了越来越多的交通事故。护栏是交通安全设施中的重要组成部分，能够有效保护车内人员的生命安全，因此对于护栏防撞性能的研究是非常有必要的。 计算机仿真分析法在解决高速公路上车辆与护栏的碰撞安全问题中起到很重要的作用。本文主要研究对象是小轿车对于护栏的碰撞，因此以某款车的有限元模型为基础，按照公路交通安全设施设计中对细节的相关要求建立了护栏的模型，并参考高速公路护栏安全性能评价标准建立了车辆-护栏的碰撞安全系统的有限元模型。 其次对汽车-护栏的碰撞安全系统进行有限元仿真分析，从车辆的运行轨迹、车辆质心加速度、护栏最大动态变形量及护栏各部件的吸能情况等方面对现有护栏进行分析，发现在碰撞过程中立柱的绊阻现象使得车辆质心处加速度超过了国家限值20g，使得车内乘员的生命安全遭到了严重的威胁。针对这一现象进行了理论分析，找出产生绊阻的原因，并进行立柱的改进设计，分别是在原有立柱基础上添加填充物的立柱和增大车轮与立柱的横向距离的N型弯曲立柱，并利用有限元仿真验证了两种改进立柱对于提高车辆-护栏碰撞系统的安全性能有着明显的效果。 最后利用正交试验的方法研究了护栏板厚度、立柱间距、立柱厚度及立柱结构对于汽车-护栏的碰撞系统的安全性能的影响，选取了较优的参数组合，并验证了该种组合可以有效避免或减少立柱绊阻问题，相对于原护栏来说碰撞安全性能都有了很大的提升。

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