波形护栏立柱结构的改进设计

 　　波形护栏立柱结构的改进设计：通过上面的分析，本文设怨在设计立往的结构时采用某种失效机制，使得车轮在与立柱接触时，在一定大小的接触力的作用下立柱能被车轮折断从而避免车轮与立柱之间的剧烈碰撞作用。根掘这个设想，本文提出了一种新的护栏立杜结构一分段弹出式立柱.

　　立柱的尺寸结构以及建立起来的有限元模型在3.4.2节中己经作了介绍。在建立这样的立柱撑型时需要考虑两段立柱之间的相互干涉作用.在LS一DY随中采用某种方法将一段立柱插入做为基础的下段立杜中，同时还要能够象实际情况那样在两段立柱之间产生相互作用力。

　　图5.2立柱的楔入结构

　　本文采用的方法是设计一个与上段立杜相连的楔子，给楔子设定一个位移一时间曲线，如图5.2所示。在仿真计算的时候，在楔了的带动下根据需要的楔入量将立柱上段逐渐插入到基础段中直到预定的位置。山于在L5一DYKA中不能为可变形体设定位移一时间曲线所以在建模时，楔子采用了刚体材料。当立柱上段插入下段，井恨据所需的楔入量达到预定的位置后，楔子相对于墓础段的运动就会停止。

　　立杜在碰撞过程中会变形、受到损坏.如图5. 3所示的是立柱在碰撞过程中的变形图。从图中可以很清楚的看到仁、下两段的变形只发生在局部:上段立柱的变形主要发生在连接部分的前部;基础段的变形主要发生在连接部分的后部。

　　图5.3立柱的变形情况

　　山于采用了分段楔入的结构，楔入量对立柱的刚度有很大的影响.因此可以通过调整楔入量的大小来改变护栏系统的整体刚度.本节将通过几组仿真对比实验来研究楔入量与刚度之N的关系井为下面的系统建模m定一个比较合理的楔入量。

　　仿真试验系统山立杜和圆柱形碰撞体组成，如图5.4所示。圆柱形碰撞体的质旦为1560吮，可以用来代替前而所做的有限元仿真实验中的轿车。碰撞体将以32km/h的速度正面撞击立柱.这个碰撞条件与前面所做的初始碰撞角为2扩，初始碰撞速度为90keeyh的碰撞条件具有一定的可比性。

　　图5.4立杜碰掩仿真系统

　　图5.5碰撞体质心的合成加速度比较图

　　在这个W条件下分别将立柱之f0i的入改为60mm. 70mm, 80mm和100mm进行仿真计算，然后对碰撞体质心处的合成加速度的人小进行比较。如图5.5所示的是四次仿真试验中碰撞体质心处的合成加速度比较图。

　　从图5.5中可以看山，随着护栏立柱楔入量的增大碰撞体质心处的合成加速度在变大，这表明碰撞过程中的碰撞力在增大，立柱的刚度随着立柱之间的楔入量的增大而增大。如曲线A所示，当楔入量为104mm的时候，碰撞体质心处的合成加速度约为4鲍.从前面的图4.5中可以看到，在初始速度为99kmlh、初始碰撞角度为2d0的gm仿真中，轿车质心处的合成加速度也约为40g.山于这两个试验条件具有一定的可比性，所以在下面的仿真中将以楔入量为1 oomm来进行下一步的系统试验。

　　下面将通过仿真的手段来进一步研究用这种结构形式的立柱构建的护栏系统在碰撞中表现出来的性能，并与前面所做仿真试验的结果进行对比。图5.6是楔入量为loomm，轿车的初始碰撞速度为80km/h,初始碰撞角度为250的情况下轿车、护栏的变形情况，如图5.7所示的是在相同的初始速度和初始碰撞角度下轿车分别与圆柱型钢立柱护栏和分段弹出式护栏碰撞时轿车质心处的合成加速度。

　　图5.6轿车、护栏的变形图

　　护栏的立柱被分为相互连按的上、下两段后，在碰撞过程中当两段之间的连接失效时上段立柱会从基础段中分离出来从而避免车轮与立柱之间的p,P重撞击。从图5.7中可以看出，与前面所用的圆柱型钢立柱相比较分段弹出式立柱护栏表现出更好的防护性能。首先从图中可以看出加速度的峰值变小了，另一方面是整个过程中加速度曲线变得更加平缓了.尤其是在车轮与立柱发生碰撞的时候车辆质心处的加速度没有像前面那样会迅速增大。

　　图5. 7轿车质心处合成加速度