一种整车与公路护栏的碰撞分析方法、系统、设备及介质

本发明属于车辆碰撞，尤其涉及一种整车与公路护栏的碰撞分析方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着高速公路里程增加，车辆的性能提升，使得高速公路限速值提高，高速公路通行的大型客车与货车数量增多，大货车载重吨位也逐渐增加。根据汽车市场分析报告指出，suv车型占比逐年攀升，从2015年的605万辆提升至2022年900万辆，而轿车年销量在950-1100万辆之间，小轿车市场逐渐由小轿车车型向suv车型转变，同时随着车辆性能的提升，货车的载重吨位数提升，已发生多起货车失控事故中穿越护栏中分带的案例，因此亟需解决。

2、过去安装的am级护栏防护能力已不能满足当代车辆的防护要求，部分中央分隔带旧波形梁护栏也已无法满足货车车辆的防护需求；目前的改造研究仅在标准碰撞条件下分析，旧护栏升级改造研究仅根据规范验证提出的护栏结构形式有效可行，未深入研究新增结构与整体防护能力之间的作用关系，各改型护栏适用特点不明晰，且未考虑改造结构设计是否可进一步优化。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题在于提供一种整车与公路护栏的碰撞分析方法、系统、设备及介质，以通过新增护栏结构和对护栏整体碰撞性能进行分析，改善公路护栏的碰撞性能。

2、本发明提供的基础方案：一种整车与公路护栏的碰撞分析方法，包括：

3、s1：根据汽车市场中车型数据和am级护栏数据，构建车辆有限元模型和公路护栏有限元模型，并按照仿真参数，构建车辆护栏碰撞的整车碰撞仿真模型；

4、s2：基于整车碰撞仿真模型分别进行标准碰撞条件下和不利碰撞条件下的仿真试验，获取碰撞数据，并分析公路护栏防护能力；

5、s3：基于am级护栏结构构建双层波形梁护栏，生成双层波形梁护栏有限元模型，并与车辆有限元模型按照仿真参数和不利碰撞条件下进行碰撞仿真试验，获取碰撞数据，分析双层波形梁护栏防护能力；

6、s4：基于am级护栏结构构建拱形加固护栏，生成拱形加固护栏有限元模型，并与车辆有限元模型按照仿真参数和不利碰撞条件下进行碰撞仿真试验，获取碰撞数据，分析拱形加固护栏防护能力；

7、s5：结合双层波形梁护栏和拱形加固护栏构建双层波形梁拱形加固护栏，调节双层波形梁拱形加固护栏的厚度参数，将调节后的不同的双层波形梁拱形加固护栏生成双层波形梁拱形加固护栏有限元模型，并与车辆有限元模型按照仿真参数和不利碰撞条件下进行碰撞仿真试验，获取碰撞数据，分析不同厚度参数的双层波形梁拱形加固护栏防护能力，并与公路护栏防护能力、双层波形梁护栏防护能力和拱形加固护栏防护能力进行比对，保留最优的护栏模型。

8、进一步，所述s1包括：

9、s1-1：根据汽车市场中的车型数据，选定suv车型和中型货车作为目标车辆构建车辆有限元模型，同时在构建过程中，对suv车型的车辆有限元模型，保留车辆完整外壳结构，且车辆前端缓冲部件通过碰撞矩形实体代替；对中型货车的车辆有限元模型，保留车辆完整外壳结构，且车辆前段缓冲部件通过碰撞矩形实体代替；

10、s1-2：确定am级护栏的结构数据和材料数据，按照预设长度以及设定边界条件，构建公路护栏有限元模型；

11、s1-3：设置接触类型、时间步长、沙漏控制和数据输出控制的仿真参数，构建整车碰撞仿真模型，并对整车碰撞仿真模型进行系统能量的验证，确保碰撞结果的有效性和可信度。

12、进一步，所述s2中标准碰撞条件和不利碰撞条件具体为：

13、标准碰撞条件下，模拟中型货车碰撞，中型货车的质量为10t，碰撞速度为60km/h，碰撞角度为20°，碰撞位置为沿护栏标准段起点的1/3作为碰撞点；

14、不利碰撞条件下，中型货车的质量为12.5t，碰撞速度为80km/h，碰撞角度为30°，碰撞位置为沿护栏标准段起点的1/3作为碰撞点。

15、进一步，所述s3中双层波形梁护栏包括两块双层波形梁、两个防阻块、两个立柱和两个内嵌套筒，所述两个内嵌套筒位于立柱顶部进行嵌设，所述立柱和内嵌套筒上均开设螺纹孔，所述防阻块位于内嵌套筒内和立柱内，且通过螺栓将双层波形梁、立柱、防阻块连接，以及将双层波形梁、内嵌套筒、防阻块进行连接。

16、进一步，所述s4中拱形加固护栏包括并排设置的两am级护栏和拱形架，所述拱形架安装在并排设置的两am级护栏的立柱顶部。

17、进一步，所述s5包括：

18、s5-1：将两双层波形梁护栏并排设置，并将拱形架安装在并排设置的双层波形梁护栏的内嵌套筒内，组成双层波形梁拱形加固护栏；

19、s5-2：调节双层波形梁拱形加固护栏的厚度参数，生成不同厚度参数的双层波形梁拱形加固护栏，并根据不同厚度参数的双层波形梁拱形加固护栏的结构数据构建双层波形梁拱形加固护栏有限元模型；所述厚度参数包括拱形高度、拱形厚度以及梁板厚度；

20、s5-3：将构建的双层波形梁拱形加固护栏有限元模型与车辆有限元模型按照仿真参数和不利碰撞条件下进行碰撞仿真试验，获取碰撞数据，分析不同厚度参数的双层波形梁拱形加固护栏防护能力；

21、s5-4：将不同厚度参数的双层波形梁拱形加固护栏防护能力分别与公路护栏防护能力、双层波形梁护栏防护能力和拱形加固护栏防护能力进行比对，保留防护能力最优的护栏模型。

22、一种整车与公路护栏的碰撞分析系统，应用于上述的一种整车与公路护栏的碰撞分析方法，包括模型构建模块、仿真模拟模块以及分析模块，其中：

23、所述模型构建模块根据汽车市场中的车型数据、am级护栏数据，调用三维软件制定车辆有限元模型、公路护栏有限元模型、双层波形梁护栏有限元模型、拱形加固护栏有限元模型以及不同厚度参数的双层波形梁拱形加固护栏有限元模型；

24、所述仿真模拟模块用于根据标准碰撞条件和不利碰撞条件下，按照仿真参数制定车辆有限元模型分别与公路护栏有限元模型、双层波形梁护栏有限元模型、拱形加固护栏有限元模型以及双层波形梁拱形加固护栏有限元模型的碰撞仿真试验，生成不同护栏模型的碰撞数据；

25、分析模块用于接收不同护栏模型的碰撞数据，并进行防护能力分析，生成对应的护栏的防护能力，并进行相互比对，保留防护能力最优的护栏模型。

26、一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储程序或指令，所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，执行如上所述的一种整车与公路护栏的碰撞分析方法。

27、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或指令使计算机执行如上所述的一种整车与公路护栏的碰撞分析方法。

28、本发明的原理及优点在于：本技术中，在获取汽车市场中的车型数据中，将以往的小汽车车型调整为更多大众选择的suv车型，同时分析中型货车的车型，且中型货车的一些参数调整为质量12.5t、碰撞角度30°、碰撞速度60km/h，以此来使得构建的车辆有限元模型更符合目前的交通事故状况，从而更好的分析护栏的防护能力；

29、而对于护栏，本技术中首先针对常用的am级护栏进行其防护能力的分析，随后在am级护栏的基础上，分别进行了两次改进，一次是加上一个上波形梁，形成双层波形梁护栏，另一次改进是增加了拱形架，形成拱形加固护栏，最后分析这两次改进后的护栏的防护能力；

30、同时，在上述两次改进的基础上，又对改进护栏的结构进行结合，形成双层波形梁拱形加固护栏，在对其进行碰撞仿真试验过程中，通过调整厚度参数，分析不同厚度参数的双层波形梁拱形加固护栏的防护能力，与前述的公路护栏防护能力、两次改进后的护栏的防护能力进行比对，从而保留防护能力最优的护栏，进而确定出最佳的护栏模型。因此，本技术的优点在于，通过对目前的护栏进行结构的改进和新增，并通过有效的碰撞试验进行其防护能力的分析和比较，进一步改善了公路护栏的碰撞性能。