汽车正面碰撞过程人体建模与损伤研究

针对汽车碰撞事故的频发对道路交通安全产生巨大的危害的问题,该模型基于运动生物力学综合考虑车辆约束力、人体骨骼关节内力和人体各部分所受惯性力3个因素,将非线性车辆约束系统等效成具有一定刚度的弹性单元,建立汽车正面碰撞过程人体多刚体等效模型。通过数值方法对100%正碰、40%正碰、柱碰和钻入式碰撞4种不同碰撞假设下人体模型进行仿真研究,得到在不同碰撞条件下人体各部分的运动变化规律;并利用头部损伤评价指标、胸部压缩量指标和完全损伤评价指标讨论不同正碰形式对人体的损伤程度。研究结果对预测车辆正碰过程人体运动状态和减小车辆碰撞系统对人体造成的损伤具有指导意义。     

新型链式混凝土防撞活动护栏开发

提出链式混凝土防撞活动护栏结构,建立有限元仿真模型,并采用LS-DYNA显式有限元程序进行求解,最后利用实车碰撞试验对活动护栏进行安全评价。试验结果表明：碰撞后车辆能够恢复正常行驶姿态;小车、大车碰撞时护栏最大动态位移试验结果分别为1140mm、1250mm,仿真结果分别为1100mm、1430mm;小车、大车驶出角度试验结果分别为10.2°、6.8°,仿真结果分别为11.6°、7.6°;小车在行车方向、车宽方向、车高方向的加速度最大值试验结果分别为6.17g、9.4g、9.78g,仿真结果分别为8.1g、13.1g、7.2g。链式混凝土活动护栏各项指标满足评价标准要求,防撞能力达到93kJ。     

F型与单坡型护栏在车辆撞击下的仿真研究

为了对比研究A类防撞等级的F型混凝土护栏与单坡型混凝土护栏的防撞性能,基于动态显式有限元法采用Hyperworks和LS-DYNA软件,采用重型及轻型两种车辆类型,建立了4组车辆—护栏的系统碰撞动力学仿真模型。从沙漏控制及质量缩放证实了仿真结果的可靠性,然后从防撞性能、导向性能及安全性能方面进行了分析,探讨了两种混凝土护栏形式的综合性防撞性能。     

卷板式护栏端头正面碰撞分析

为了解卷板式护栏端头安全性能,本文建立有限元仿真模型,运用碰撞试验对仿真模型进行可靠性验证后,对卷板式护栏端头进行正面碰撞分析。结果表明:仿真与碰撞试验结果相符,验证了仿真方法的可靠性;不同速度正面中心碰撞,端头卷板吸能效果良好,但加速度峰值随速度增加有较大增加;不同角度正面碰撞,车辆姿态良好,加速度峰值变化不大;不同位置正面碰撞端头,端头吸能效果良好,加速度峰值变化不大;卷板器质量是加速度峰值产生的最主要因素。卷板式端头可有效降低事故严重程度,保护乘员安全。     

钢防撞护栏改进结构设计的研究

对防撞护栏的设计方法和设计条件进行了系统性的论述。采用ANSYS/LS-DYNA3D软件,通过计算机仿真对车辆与梁柱式防撞护栏的碰撞过程进行分析,提出了改正这种梁柱式防撞护栏的措施,并对改正后的防撞护栏进行了碰撞分析,表明改正后的防撞护栏可以有效地将碰撞车辆导向车道。     

基于碰撞分析的特高防撞等级桥梁护栏安全评价

为降低危险路段车辆穿越护栏造成恶性事故的概率,提出特高防撞等级桥梁护栏设计方案,采用有限元仿真和实车足尺碰撞试验相结合的技术手段,对其安全性能进行评价。结果表明,车辆碰撞护栏后能够平稳驶出,并能够恢复到正常行驶姿态,小型车驶出角度为6．6°,大型车驶出角度为4．6°,大货车碰撞护栏动态位移最大值为347mm,小车重心处加速度最大值为16．7g;仿真结果与试验结果相一致,误差在10％以内。可见护栏各项指标均满足评价标准要求,具备630kJ防撞能力,可以在实际工程中应用,同时也表明运用仿真方法进行护栏安全评价具有一定的可行性。     

新型护栏形式的结构分析及仿真研究

通过对传统护栏结构特点及其防撞性能总结的基础上,以生命安全为主体概念设计开发出了一种新型防撞护栏结构形式,对其在结构上的概念理论进行了分析;另外基于动态显式有限元法采用Hyperworks及LS-DYNA软件,采用重型车辆模型和4组护栏模型,建立了4组车辆—护栏的耦合系统碰撞仿真模型。通过对护栏防撞性能、导向性能及安全性能方面进行多角度分析,探讨了新型式护栏形式的结构性能及综合性防撞性能。     

自防眩高防撞等级中央分隔带桥梁护栏开发

提出一种自防眩高防撞等级中央分隔带桥梁护栏结构,并运用计算机仿真方法对其进行安全性能分析。结果表明自防眩高防撞等级中央分隔带桥梁护栏能够有效防护车辆,小客车碰撞后驶出角度为3.5°,大客车碰撞后驶出角度为4.3°,大货车碰撞后驶出角度为6.3°;小客车碰撞后重心加速度最大值为18.5g;大客车和大货车碰撞后护栏最大动态变形量均小于50mm,且大货车碰撞后护栏最大动态变形量为大客车碰撞后的1.48倍,说明相同碰撞能量下,大货车对护栏的破坏程度大于大客车。自防眩高防撞等级中央分隔带桥梁护栏各项指标均满足评价标准要求,防撞等级达到SAm级,并在依托工程中实施应用。     

结合前车驾驶意图辨识的汽车主动防撞预警系统

为了提高主动防撞预警系统安全性,提出一种结合前车驾驶意图辨识的汽车主动防撞预警系统。系统利用前车踏板信息作为观测值,使用基于双层隐马尔可夫算法建立的模型对前车驾驶意图进行实时辨识;意图辨识结果通过车车通信技术传给自车,并结合车速触发相应的前向碰撞风险系数,然后将系数引入碰撞预警系统中;最后利用PreScan软件对碰撞模型进行仿真测试。结果表明驾驶意图辨识平均准确率为96%,在加入碰撞风险系数的情况下,车辆在中、高速跟车行驶中预警时刻较基于碰撞时间(time to collision, TTC)防撞模型平均提前0.53 s,停车后两车距离平均为3.48 m,较TTC防撞模型平均增加了2.63 m,验证了本方法的有效性。     

斜拉桥拉索区防撞护栏在车辆撞击下的动力响应分析

为研究珲春大桥拉索区防撞护栏在车辆撞击下的受力状态,确保斜拉索的安全,采用一定质量的汽车,以固定的速度、角度撞击防撞护栏,应用有限元软件对撞击过程进行了模拟分析。结果表明：正碰点处的防阻块首先发生了破坏,接着正碰点处横梁单元陆续达到屈服强度后进入了塑性状态,然后立柱局部发生了材料破坏,破坏时车辆已经有离开防撞护栏的趋势;在该撞击水平下,防撞护栏最大横向位移为0.293 m,没有碰到斜拉索。