В краш-модели наезд на ограждение осуществляется со скоростью 75 км/час под углом 20 град., что соответствует удерживающей способности У4 с энергией удара в 300 кДж. Контакт автобуса и ограждения произошел между 8 и 9 стойками на расстоянии 25 метров от конца ограждения. В начале взаимодействия 9-ая стойка ограждения подмяла под себя 2 нижних троса, в результате чего они почти не совершили полезной работы по удержанию, хотя в этом случае, усилия в остальных тросах возрастают, и работа удержания увеличивается. Основные этапы взаимодействия автобуса и рабочего участка ограждения представлены на рисунках 10.4 (а-в).
а - начальный, б - промежуточный, в - конечный этапы
Рисунок 10.4 - Взаимодействие автобуса и ограждения;
слева - расчет, справа - эксперимент
Как можно видеть модель достаточно точно описывает процесс взаимодействия автобуса и ограждения, который наблюдается при натурных испытаниях. На первом этапе контакт автобуса и ограждения осуществляется только передней частью автобуса, затем автобус поворачивается и начинает контактировать всей боковой поверхностью, при этом через некоторое время происходит удар задней частью, который и вызывает наибольший прогиб ограждения. И, наконец, ограждение выталкивает автобус (Рисунок 10.4 в). Кривая изменения прогиба ограждения в процессе теста показана на рисунке 10.5.
Рисунок 10.5 - Динамический прогиб тросового ограждения
В результате моделирования был получен динамический прогиб 1,86 м, а рабочая ширина составила 2,2 м. В результате моделирования был получен 2,05 м, а рабочая ширина 2,8 м. Погрешность прогиба составила 18,3%, а погрешность определения рабочей ширины 22,7%.
10.2 Пример симуляционного моделирования краш-теста при использовании твердотельной модели транспортного средства
Помимо описанной выше модели, ниже рассмотрен пример симуляционного моделирования краш-теста при для тросового ограждения с переплетенными тросами и твердотельной моделью автобуса. Известно, что переплетение тросов увеличивает удерживающую способность ограждения и уменьшает динамический прогиб за счет увеличения площади поверхностей трения. КЭ модель самого ограждения показана на рисунке 10.6.
Рисунок 10.6 - Модель ограждения с переплетенными тросами
Для уменьшения времени расчета автобус в этом примере был заменен на твердотельный. Такое допущение возможно ввиду того, что тем самым мы считаем по наихудшему случаю - автобус совершенно не поглощает энергию удара и усложняет условия работы конструкции.
Основные этапы работы модели представлены на рисунках 10.7 (а-в). На первом этапе взаимодействия сработали все 4 троса. Также можно видеть, что переплетение тросов существенно уменьшило длину рабочего участка. На втором этапе автобус равномерно скользил по тросу. Прогиб от первого этапа удара составил 1,5 м. Наибольший прогиб получился за счет удара задней частью автобуса и составил 2.76 м. Во время последнего этапа произошел незначительный наклон автобуса.
а - начальный, б - промежуточный, в - конечный этапы
Рисунок 10.7 - Взаимодействия автобуса и автомобиля
На рис. 10.8 представлен динамический прогиб тросового ограждения во времени. Как можно видеть максимальный прогиб в процессе удара составил 2.76 м.
Рисунок 10.8 - Динамический прогиб тросового ограждения
На рисунке 10.9 представлен график зависимости величины продольной силы по времени. Максимальное усилие составило 16.1 т, напомним, что [2] максимально допустимое значение усилия разрыва троса - 18 т.
Рисунок 10.9 - Продольное усилие в тросе
На рисунке 10.10 представлен график ускорений в центре масс автобуса.
Рисунок 10.10 - Ускорения в центре масс автобуса
Средние величины инерционных перегрузок (импульсы самых высоких перегрузок длительностью 50 мс):
по оси Х - 0.92
по оси Y - 1.26
по оси Z - 0.41
Показатель индекса безопасности равен:
что удовлетворяет требованиям ГОСТа 52721-2007 г (И < 1).
10.3 Пример создания модели удара тележкой по стойке
Модель взаимодействия стойки и ударной тележки включала в себя 2 основных компонента - стойку с учетом грунта и ударную тележку. Моделирование стойки с грунтом было подробно объяснено в разделе 6. Модель тележки (рисунок 10.11) была взята из открытой библиотеки моделей NCAC по ссылке [11].
Таблица 10.1 Характеристики тележки следующие
Характеристики | Значения параметров |
| Полная масса, кг | 1100 |
| Габаритная длина, мм | 4120 |
| Габаритная ширина, мм | 1680 |
| Колесная база, мм | 2500 |
Рисунок 10.11 - КЭ модель тележки
На рисунке 10.12 показан один из моментов наезда тележкой на стойку ограждения.
Рисунок 10.12 - Наезд тележкой на стойку
На рисунке 10.13 показан график зависимости усилия от времени, возникающем при контакте тележки со стойкой.
Рисунок 10.13 - Зависимость усилия на ударнике от времени
Библиография
1 | ТР ТС 014/2011 "Технический регламент Таможенного Союза. Безопасность автомобильных дорог" |
2 | ОДМ 218.6.004-2011 "Методические рекомендации по устройству тросовых дорожных ограждений для обеспечения безопасности на автомобильных дорогах", Москва, 2012 |
3 | Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. - М.: Мир, 1975. - 544 с. |
4 | Bathe, K.J. Finite Element Procedures/ Prentice Hall International Editions,1996, pp. 19-61 |
5 | Hallquist, J.O., LS-DYNA Keyword User's Manual, Version 960, Livermore Software Technology Corporation, Livermore, CA, March 2001. |
6 | СТО 11449884-0001-2012 "Ограждения дорожные удерживающие тросовые", НПО "МЕДИАНА", Москва, 2012 |
7 | Демьянушко И.В. Важная роль тросовых ограждений // Демьянушко И.В., Общев А.Г., Сторожев С.А./Автомобильные дороги, N 03, 2012, с. 74 - 80. |
8 | Демьянушко И.В., Устройство тросовых дорожных ограждений: что нужно знать.//Демьянушко И.В., Карпов И.А., Сторожев С.А./ Ж. Дороги, октябрь 2013, с. 96 - 101. |
9 | Демьянушко И.В., Карпов. И.А. Моделирование наезда автомобиля на стойку дорожного ограждения., Транспортное строительство, N 10, 2013, С. 16-20. |
10 | http://www.ncac.gwu.edu/vml/archive/other/vehicle/CME-vehicles.tgz |
11 | http://www.ncac.gwu.edu/vml/archive/ncac/vehicle/Bogie_20-V01.tar.gz. |
Приложение А