高速公路护栏板耐撞性研究的发展展望

发布者: 发布时间:2017-7-18 11:28:38 阅读:次 【字体:

长期的仿真分析与试验对比表明,动态显式有限元方法(E-FEM)的确是进行高速公路护栏板耐撞性分析的好方法。E一FEA三不能解决结构碰撞高速公路护栏板表变现局部大畸变的问题,其主要原因就是FEM分析中的单元崎变程度大大超过了薄壳单元习论所允许的崎变程度,即单元的变形程度超过了单元理论的适用范围。

已经提及自适应网格技术不适于汽车碰撞高速公路护栏板等大变形分析的问题理由,冲实上,除此之外,还有两个重要的理由;

第一,在冲压分析中,虽然网格细化会导致临界时间积分步长的显著减少,但冲压速度很低,应变率效应与惯性效应不明显,故可人为提高冲压速度并采用质量密度乘子等法缩短CPU时间。汽车碰撞高速公路护栏板类分析却不同,因碰撞高速公路护栏板速度(50km/h)远高于冲压速度(7kmh),应变率效应与惯性效应明显,故不能采用人为提高碰撞高速公路护栏板速度的方法来缩短CPU时间,如应用自适应网格技术,将大大减少临界时问积分步长,导致CPU时间大幅增加。

第二,汽车碰撞高速公路护栏板等大变形问题中的局部大崎变也远比冲压中的局部大绮变严重,若采用自适应网格技术,则需更高的细化级别,而受单元理论的制约,单元尺寸不可过分细化,因单元的尺寸一且细化到与其厚度较接近时,薄壳单元就变成了实体单元,薄壳单元理论就不再适用了。

可见,要解决大变形结构耐位性分析中的大畴变问题,必须发展新的方法。

无网格法(即无单元法)是一新兴方法,其特征是离散模型仅用节点描述,而不需节点的连接信息,即不需“单元”,故不存在单元崎变问题,既避免了单元网格生成及临界时间积分步长的问题,又提供了连续性好、形式灵活的场函数,适合处理大崎变问题。事实上,它已在弹性力学、断裂力学、岩土力学、二维薄板冲压分析等领域得到了广泛应用,在处理大畸变问题上表现出了超凡的能力。

然而即使是EFGM这类已被大量研究的无网格法仍有许多尚待解决的问题。如整体位移函数的构成复杂、形函数的形成需要求矩阵的逆和相乘运算等,而最主要的就是由此导致的计算速度特别慢的问题(约比对应的低次E-FEM慢4一10倍),故不适合处理大型分析问题。

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