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研究汽車與護欄碰撞過程中車輛的理想運動規律和護欄的防撞機理,以提高護欄的耐撞性能.在LS-DYNA軟件平臺中,根據樣車的結構參數和高速公路護欄安全性能評價標準,建立了“汽車-乘員-護欄”碰撞耦合系統有限元模型.碰撞仿真結果表明,護欄通過變形吸收了62.2％的動能,起到了很好的導向作用.汽車的駛出角為8.2°,可以有效避免二次事故發生.擴欄的最大橫向變形為750 mm,假人頭部性能指標HPC為508,假人胸部性能指標THPC為25.2mm,假人腿部性能指標FPC為1.15 kN,均小于法規規定的標準值,汽車與護欄碰撞時不會對乘員造成嚴重傷害.
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為了快速地得到顆粒碰撞后的運動狀態,從而實現顆粒碰撞阻尼系統的整體仿真研究,建立顆粒在單個碰撞周期中的分段力學模型。該模型將顆粒的單個碰撞周期分為三個階段,通過三個階段的力學分析得出顆粒在關鍵節點的運動狀態,最終得到顆粒碰撞后的反彈速度、碰撞過程中的恢復系數和能量損耗的解析表達式。隨后采用有限元方法對兩顆粒的彈塑性碰撞過程進行模擬,有限元分析結果與分段力學模型的結果吻合較好,證明了分段力學模型的正確性。最后應用此分段力學模型對顆粒的碰撞速度、顆粒材料參數包括屈服點、彈性模量、密度和顆粒大小對耗能效果的影響進行定量的分析計算。計算結果表明,材料的屈服點和彈性模量之比越小,碰撞耗能效果越好;同時,質量密度越大的材料,耗能效果也越好;在設計顆粒阻尼器時可以以此為原則選用碰撞伙伴的材質。以上研究結果可以用于顆粒碰撞阻尼系統的阻尼特性分析和整體仿真研究。
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