有限元仿真：轿车与公路护栏碰撞安全性分析

本文主要探讨了轿车与公路护栏碰撞的有限元仿真技术在公路交通安全工程中的应用。实车与足尺护栏碰撞试验虽然能够直观验证护栏的安全性能，但它存在成本高昂、周期长、重复性差以及数据获取有限等缺点。为了克服这些问题，研究者利用有限元方法对轿车与护栏碰撞系统进行了建模和仿真。有限元法是一种数值计算技术，通过将复杂的物理问题分解成许多简单的部分（有限元），从而模拟整个系统的行为。 作者周炜、张天侠等人首先构建了一个轿车与护栏碰撞的三维有限元模型，这个模型考虑了车辆和护栏材料的力学特性、几何形状以及撞击过程中的动力学交互。他们通过精确的仿真，能够预测不同条件下的碰撞结果，如速度、角度、撞击力等对系统安全性能的影响。模型验证了仿真结果与实际试验数据的高度一致性，这为护栏设计、施工、设置提供了更为深入和经济的分析手段。 日本护栏的设计注重保护路侧建筑和设施，倾向于整体刚度大、变形小，但成本较高。相比之下，美国和西欧的一些设计更侧重于降低车内人员受伤风险，采用“强梁弱柱”原则，强调横梁的强度，降低立柱和防阻块的强度，以达到轻量化和经济性的平衡。 我国高速公路护栏普遍采用圆柱型钢立柱和波形梁护栏，这种结构既具有良好的刚性和韧性，又兼顾视线诱导和美学，施工简便且易于维护。波形梁护栏已经成为我国公路行业的标准结构，被广泛应用。 在研究方法上，本文采用了有限元仿真与足尺试验相结合的方式，这不仅节省了时间和成本，还提供了大量可供深入分析的数据。通过仿真，研究人员能够深入理解影响系统安全的关键因素，从而优化护栏设计，提高公路安全性能，同时也有助于改进轿车的防撞性能。 总结来说，这篇论文通过轿车与公路护栏碰撞的有限元仿真，为护栏设计与优化提供了强有力的技术支持，对于提升公路交通安全具有重要意义。