汽车碰撞桥墩的数值仿真分析及简化计算

发布时间：2023-11-11 15:44

　　由于汽车高速碰撞桥墩的事故后果严重,可能会破坏桥墩的结构,影响桥墩的使用寿命。因此,研究桥墩受到汽车碰撞可能会出现的损伤机理、汽车碰撞桥墩碰撞力的简化计算方法以及桥墩防车撞的装置在理论与工程实际方面都具有重要意义。本文围绕着汽车碰撞桥墩这一课题主要做了以下工作:(1)介绍了汽车碰撞桥墩的研究现状、ANSYS/LS-DYNA的应用步骤、相关的计算理论。同时也介绍了接触算法的三种方法,沙漏能控制的注意事项以及本文用到的单元类型和本构模型。(2)建立等效汽车碰撞桥墩的有限元模型,验证了等效汽车模型的合理性,并与刚体汽车的碰撞结果进行对比,进一步说明等效汽车的碰撞更接近实际情况。对等效汽车在不同速度的情况下从能量、碰撞力、位移等角度对桥墩进行了分析,也从应力角度对桥墩易出现局部破坏的部位进行了分析,并得出了不同速度下,桥墩不同的部位产生的损伤情况。(3)介绍了相关规范提供的理论模型以及计算方法,结合其他学者给出的修正公式对碰撞力进行计算,并与等效静力计算方法的结果进行对比进行相互验证。采用了将汽车碰撞桥墩视为匀减速过程的一种碰撞力的简化计算方法,通过与等效静力计算的结果对比验证了这种方法的合理...

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 汽车碰撞桥墩机理的研究现状
        1.2.1 试验研究
        1.2.2 理论研究
        1.2.3 数值模拟
        1.2.4 相关规范
    1.3 桥墩防撞措施的研究现状
        1.3.1 桥墩防船撞的装置介绍
        1.3.2 桥墩防车撞的装置分类
        1.3.3 桥墩防车撞装置性能的研究
    1.4 存在的问题
    1.5 本文主要的研究内容和工作
第2章 有限元数值模拟的计算理论
    2.1 ANSYS/LS-DYNA的介绍
    2.2 非线性有限元计算理论的介绍
        2.2.1 非线性有限元控制方程
        2.2.2 显示中心差分算法
    2.3 接触算法
    2.4 沙漏能的控制
    2.5 单元类型
    2.6 材料模型
        2.6.1 混凝土材料模型
        2.6.2 钢筋材料模型
    2.7 本章小结
第3章 汽车碰撞桥墩的有限元分析
    3.1 引言
    3.2 有限元模型的建立
        3.2.1 汽车模型
        3.2.2 桥墩模型
        3.2.3 网格划分
        3.2.4 边界条件
        3.2.5 定义接触
    3.3 有限元模拟分析
        3.3.1 汽车模型的验证
        3.3.2 与刚体汽车的对比
        3.3.3 能量时程变化
        3.3.4 碰撞力时程变化
        3.3.5 位移时程变化
        3.3.6 应力时程变化
    3.4 本章小结
第4章 汽车碰撞桥墩的简化计算方法
    4.1 引言
    4.2 相关规范的介绍及对比
    4.3 碰撞力的等效静力计算
        4.3.1 一次碰撞与二次碰撞
        4.3.2 等效静力计算方法
        4.3.3 碰撞力的等效静力计算
        4.3.4 碰撞力的简化计算
        4.3.5 简化计算结果与各国规范对比
    4.4 本章小结
第5章 桥墩防车撞装置的研究
    5.1 引言
    5.2 桥墩防车撞装置的设计原则
    5.3 桥墩防撞装置的设计
        5.3.1 桥墩防撞材料的介绍及选取
        5.3.2 桥墩防撞模型的建立
        5.3.3 定义接触
    5.4 有限元模拟分析
        5.4.1 不同PU材料对防撞效果的影响
        5.4.2 不同钢板厚度对防撞效果的影响
        5.4.3 不同PU材料厚度对防撞效果的影响
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3862837