針對(duì)目前公路側(cè)廣泛使用的波形護(hù)欄 ， 建立護(hù)欄和客車的 ＣＡＤ 模型 ， 通過(guò)有限元前處 理軟件 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ劃 分客車 － 護(hù)欄網(wǎng)格 ， 建立完整的客車 － 護(hù)欄碰撞模型 ； 使用動(dòng)力學(xué)分析軟件 ＲＡＤＩＯＳＳ 進(jìn)行仿真計(jì)算 ， 得出客車與波形護(hù)欄碰撞的主要參數(shù) ， 分析得到客車與波形護(hù)欄碰撞時(shí) 的運(yùn)行軌跡 、 碰撞能量和碰撞加速度 ， 據(jù)此分析客車與護(hù)欄碰撞的安全性 ， 并提出護(hù)欄改進(jìn)建議 。
波形護(hù)欄模型的建立
根據(jù)碰撞后的變形程度不同 ， 護(hù)欄可分為柔性 護(hù)欄 、 半剛性護(hù)欄和剛性護(hù)欄三類 。 波形護(hù)欄是半 剛性護(hù)欄中的一種 ， 由于其剛度適中 ， 碰撞后通過(guò)變 形吸收能量 ， 對(duì)車輛和駕乘人員具有較好的保護(hù)作 用 ， 還能阻擋車輛沖出路面 ， 正確引導(dǎo)車輛方向回 正 ， 故被廣泛應(yīng)用 。 波形護(hù)欄由立柱 、 防阻塊和波形 梁板構(gòu)成 ， 各構(gòu)件之間用螺栓連接 。 由于碰撞時(shí)很 少出現(xiàn)護(hù)欄斷裂的情況 ， 護(hù)欄板采用整塊板建模 ， 厚 度為 ４ｍｍ；立柱采用外徑為 １４０ｍｍ 的圓形管 ， 厚 度為 ４．５ ｍｍ；防阻塊厚度為 ４．５ ｍｍ。通過(guò) Ｓｏｌｉｄ－ Ｗｏｒｋｓ 建立護(hù)欄 ＣＡＤ 模型 ， 運(yùn)用 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ 進(jìn)行 網(wǎng)格劃分 。 波形梁板 、 立柱和防阻塊均為鈑金結(jié)構(gòu) ， 采用 Ｓｈｅｌｌ 單元模擬 。 根據(jù) 《 公路交通安全設(shè)施 設(shè) 計(jì)細(xì)則 》， 護(hù)欄模型總長(zhǎng) ８０ ｍ，分 ２０ 跨 。 局部有限 元模型見(jiàn)圖 １
客車有限元模型的建立
客車整車尺寸為 １１。福担 ｍｍ（長(zhǎng) ）× ２。担埃 ｍｍ （ 寬 ）× ２。梗担埃恚恚ǜ ）。 首先通過(guò) ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 建立 ＣＡＤ 模型 ， 然后將 ＣＡＤ 模型導(dǎo)入 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ 中進(jìn) 行網(wǎng)格劃分 。 為保證計(jì)算速度和結(jié)果的準(zhǔn)確性 ， 對(duì) 客車模型進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化 ： 客車蒙皮 、 內(nèi)飾和玻璃對(duì)碰 撞結(jié)果影響很小 ， 建模中省略 ； 發(fā)動(dòng)機(jī) 、 油箱和座椅 等基本不發(fā)生碰撞變形 ， 建模中省略 。 對(duì)于省略的 部件添加均布質(zhì)量和集中質(zhì)量點(diǎn) ， 保證客車總重和 質(zhì)心位置不變 。 車身骨架和底盤(pán)多為薄壁結(jié)構(gòu) ， 使 用 Ｓｈｅｌｌ 單元模擬 ， 對(duì)于部件間的焊縫連接采用共 節(jié)點(diǎn)的方式進(jìn)行模擬 。 網(wǎng)格尺寸為 ２０ｍｍ，既能保 證運(yùn)算精度 ， 又能減少運(yùn)算時(shí)間 ， 網(wǎng)格質(zhì)量要求見(jiàn)表 １。車身材料在 ＲＡＤＩＯＳＳ 環(huán)境下選用 Ｍ３６ ＿ ＰＬＡＳ ＿ ＴＡＢ，客車底盤(pán)選用 １６Ｍｎ 材料 ， 其他車身骨架選 用 Ｑ２３５ 材料 。 加強(qiáng)板采用 Ｒｂｏｄｙ 連接 ； 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 采用 ＳＰＲＩＮＧ３Ｎ 單元模擬 。 客車 ＣＡＥ 模型共劃分 為 ４０４。埃埃 個(gè) 節(jié) 點(diǎn) 和 ３８９ ９０４ 個(gè) 單 元 ， 總 質(zhì) 量 為 １０ ０３６ｋｇ。客 車 － 波形護(hù)欄碰撞模型見(jiàn)圖 ２，碰撞位 置位于護(hù)欄總長(zhǎng) １／ ３ 處 。
現(xiàn)有護(hù)欄的導(dǎo)向功能良好 ， 但并不能完全滿足 客車碰撞要求 ， 存在發(fā)生二次傷害的可能 ， 需加強(qiáng)護(hù) 欄阻擋功能 。 建議提高立柱的剛度或增大立柱的密 度 ， 以防立柱被撞倒 ， 增強(qiáng)護(hù)欄的阻擋功能 ； 將雙波 梁欄板改為三波梁欄板 ， 提高護(hù)欄板的剛度 ， 減小護(hù) 欄變形量 ， 提高護(hù)欄的阻擋功能 ； 改用屈服強(qiáng)度和極 限強(qiáng)度更高的護(hù)欄材料 。
