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高度自适应半刚性护栏板的研究

防撞护栏板是高速公路上最重要的交通安全设施,其对于降低道路交通事故的严重程度和减少经济损失起着关键性作用。鉴于现有的半刚性护栏板结构在碰撞过程中高度迅速降低,这对于重心较高车辆极易造成侧翻事故。妥善解决这一问题对于提高道路交通安全水平具有重要意义。本文主要考虑重心较高的重型车辆与现有的护栏板形式碰撞时容易发生侧翻或跃出护栏板的重大事故,设计了一种可以根据撞击车型相应的调整护栏板高度从而达到更好地防御多种车型的新型护栏板结构—高度自适应半刚性护栏板。围绕此护栏板结构开展了以下几方面工作: 首先对高速公路护栏板设计和研究领域的进展情况进行了文献综合分析;讨论了现有护栏板形式存在的缺陷;得出在我国现有交通形势下,开展高度自适应半刚性护栏板研究的必要性和意义。其后详细介绍了高度自适应半刚性护栏板的设计思想,包括设计初衷,结构形式,工作原理等。并介绍了碰撞有限元法的基本理论和有关算法,涉及到有限元求解控制方程、单元算法、材料模型和应力修正、时间积分以及接触碰撞界面算法等。然后采用防阻块—立柱的简化模型,重点对防阻块部件进行了碰撞仿真分析和优化设计,初步确定了护栏板防阻块部件的尺寸参数。最后建立了高度自适应半刚性护栏板的整车碰撞仿真分析模型并进行了整车碰撞分析,确定了防阻块的最终尺寸参数;并将高度自适应半刚性护栏板同现有的护栏板形式的碰撞性能进行对比分析。研究结果表明,本文所提出的高度自适应半刚性护栏板可有效降低重型车辆的侧翻事故和翻越护栏事故的发生,同时可以兼顾防御其它车型,具有重要的工程实用价值。