贵州高速公路波形护栏有限元模型的建立

发布者: 发布时间:2017/7/5 11:19:48 阅读:次 【字体:

高度自适应高速公路波形护栏由H型钢立往、垫块、几字型防组块、三波梁板等几部分组成。仿真模型中的高速公路波形护栏由5段波形梁板、6根立柱、6个防阻块和6个垫块构成,相邻两根立柱的中心间距为4000mm,总长度为20m。下面将按照梁板、立柱、防阻块、垫块的顺序分别介绍该贵州高速公路波形护栏的建模过程。

贵州高速公路波形护栏有限元模型

高速公路波形护栏

目前世界上主要有日式护栏和美式护栏两种结构。与日式护栏相比,美式护栏具有结构简单、刚度适中,节省材料等特点,所以除了日本等少数国家外,世界上大多数国家都以美式高速公路波形护栏为参照物进行本国高速公路波形护栏设什。在设计中,美式高速公路波形护栏要求采用深波纹圆弧形端面横梁,以增加横梁的截面惯性矩,提高横梁的刚度和吸能效果。同时深波纹可以减少汽车和横梁的接触面,降低汽车与高速公路波形护栏之间的摩擦力,即相应减小了作用于汽车的纵向力,有利于汽车运动轨迹的校正。

据此,我国制定了自己的设计标准,形成了三波型粱板的结构形式,为了便于比较与阅读,这里再次把三波型粱板的截面形状及尺寸列出。因三波型梁板具有更强的抵抗挠曲变形的能力和吸能能力,应用日益增多,所以高度自适应半刚性护栏也采用了这种梁板型式。

梁板采用(塑性随动弹塑性材料模型

Plastic Kinemadn Model)。单元选用BWC(BelZSCJiko-Wong一Chiting)单元。BWC壳单元在盯单元的基础上考愈了单元的翘曲刚度,消除了翘曲带来的不确定因素,同时又没有增加很多的计算开销。单元积分采用平面内一点积分法向三点积分的方案,既提高了计算速度,又能适应塑性变形的要求。但是这种积分方案要控制积分单元的零能量变形模式(即沙漏现象),通过局部增加模型的弹性刚度和黏性体积刚度的方法,有效地将沙漏能量控制在可行范围内(通常要求沙漏能占内能的百分比要小于10%,有些特殊时候甚至要求小于5%)。经反复尝试,最后将梁板的单元网格尺寸确定为40mm,仿真结果表明,该尺寸可以准确反应和捕捉到梁板的变形和应力情况。三波梁板有限元模型总共有14000个单元、17468个节点。

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