贵州波形防护栏耐撞性分析的E一FEM

 有限元法是目前工程技术领撼中实用性最强、应用最为广泛的数值模拟方法。它的基本思想是将问题的求解域划分为一系列单元，单元之间仅靠节点连接。单元内部点的待求物理量可由单元节点物理量通过选定的函数关系插值求得。由于单元形状简单，易于由平衡关系或能量关系建立节点最之间的方程式，然后将各个单元方程“装配”在一起而形成总体代数方程组，加人边界条件后即可对方程组求解。

“有限元法”这一名称是1960年美国的Clough PWW在一篇名为《平面应力分析的有限元法》的论文中首先使用的。随后，有限元法的应用已由弹性力学平面问题扩展到空间问烟、板壳问题;由静力平街问题扩展到稳定问题、动力问题和波动问题;分析对象从弹性材料扩展到塑性、粘弹性、粘塑性和复合材料等;从固体力学扩展到流体力学、传热学、电班学等领域。由于计算机的飞速发展，使得有限元法在工程中得到了广泛的应用。

显式有限元方法(E-FEM)主要是指时间积分格式采用显式格式的一种有限元方法，其显著的特点就是不需形成单元刚度矩阵，也不需构成结构总体刚度矩阵。对应地，需要建立单元刚度矩阵并构成结构总体刚度矩阵的有限元方法，就被称为除式有限元法。由于E一FEW中没有刚度矩阵，因此也就没有隐式方法中的平衡迭代过程.既不存在解的收激性间题，也不需要求解非线性联立方程组，故可以在普通汁算机上求解大规模的有限元分析问任。虽然E一m也存在时间积分步长受Courant稳定性条件限制的不足。

但是由于汽车碰撞等大变形结构的耐搜性问葱本身所具有的瞬时性与大变形性，材料不仅具有一定的应变率，而且还经常处于弹塑性状态，而材料一旦超过屈服极限进人弹塑性状态，弹塑性应力和应变之间就没有-一对应的关系，即应变不仅依核于当时的应力状态，而且还依赖于整个加载的历史，因此，为了不破坏材料的本构关系，计算中又必须采用很小的积分时间步长。于是，采用很小的积分时间步长这一出于显式有限元方法的无奈的做法，反而成为汽车碰撞类大变形结构耐摘性分析的必要条件，从而更促使E一nJA成为大变形结构耐撞性分析最常用的有限元方法。

作者采用E一FEM程序LS一DYNA对汽车撞击贵州普通半刚性波形防护栏的大变形过程进行模拟。首先在CAD软件UG里建立汽车与普通半刚性护拦的几何模型，两波护栏参照《速公路交通安全设施设计及施土技术规范》中的护栏标准来确定波形防护栏的几何尺寸，三波护栏参照《公路三波形梁钢护栏》中的护栏标准来确定护栏的几何尺寸。由子在高速公路上行驶的汽车种类繁多，不同绍号的汽车与护栏碰挂后的结果相差很大。本章是研究普通重庆半刚性护拦耐搜性的.为不失一般性，特选用轻型车作为防护对象，其体来说，就是采用“东驶的汽车种类繁多，不同型号的汽车与波形防护栏碰位后的结果相差很大。本章是研究普通半刚性护栏耐撞性的.为不失一般性，特选用轻型车作为防护对象，其体来说，就是采用“东方之子”轿车的几何尺寸来建立汽车的几何模型。由于护栏是我们的研究对象，而且汽车模型早比较复杂，要想精确地建立一个完的汽车模型，至少要半年甚至一年以上的时

间，所以我们建模时在反映汽车整体外形的前提下对汽车进行了简化，然后导入有限元前处理程序.进行网格划分、施加初始条件、定义接触等。最后用LS-DYNA进行计算。其中，碰摘角度是指汽车运行方向与护栏纵向方向的夹角，在这里取为汾。一般情况下，公路上的车辆以平均运行速度行驶，平均运行速度可以按计算行车速度的86%计算。虽然，在车辆发生偏离车道等偶然事故时，司机有可能采取刹车、转向、松油门减速等紧急补救措施，但是，考虑到我国道路侧向余宽一般较小和车辆碰撞路侧波形防护栏发生的时间极短等特点.因此，把平均运行速度近似为碰撞速度，在这里取为80km/h。