Цифровое моделирование разрушения в элементах дорожных ограждений при ударном наезде автомобиля

Введение. Одним из эффективных средств снижения тяжести последствий дорожно-транспортных происшествий (ДТП) на автомобильных дорогах является установка дорожных ограждений (ДО) различного типа. Надежность ДО определяется способностью сопротивляться разрушению при ударе автомобиля и сохранять свою функциональность для различных случаев наезда. Анализ существующих зарубежных и отечественных методов моделирования процессов столкновений показал, что предельным состоянием конструкций ДО при ударе автомобиля обычно считается достижение какого-либо предельного значения механических характеристик материала ДО. Моделирование разрушения элементов ДО, а также оценка их работы после достижения материалом предельных характеристик в момент локализации деформаций связаны с необходимостью учета разрушения в физико-математических моделях материала ДО, что необходимо для объективной оценки работы конструкций ДО как при проектировании, так и при сертификационном анализе.Материалы и методы. В качестве объекта исследования выбраны барьерные и фронтальные ограждения. Для достижения высокой точности результатов применен подход с валидацией моделей по схеме «материал – деталь – изделие». С целью построения участка истинной диаграммы на участке локализации деформации был использован феноменологический закон упрочнения Хоккетта и Шерби. Оценка разрушения производилась по критерию эффективных пластических деформаций, а также с помощью модели накопления поврежденности GISSMO. Валидация разработанных отдельных элементов конструкций ограждений проводилась на основе стендовых испытаний.Результаты. Определены основные параметры моделей материалов и модели накопления поврежденности GISSMO, разработаны валидированные модели ключевых элементов исследуемых конструкций ограждений. Выполнены полномасштабные виртуальные испытания исследуемых конструкций ограждений с использованием разработанных валидированных элементов, которые показали хорошую сходимость с натурным экспериментом.Выводы. В результате анализа выявлено, что наибольшей точностью в описании разрушения элементов конструкций дорожных ограждений обладает подход с применением модели накопления поврежденности GISSMO. Для разработки валидированных моделей конструкций ограждений целесообразно использовать обратный метод и проводить валидацию отдельных элементов посредством стендовых испытаний.

дорожное ограждение, валидация, численный эксперимент, стендовые испытания, метод конечных элементов (МКЭ), цифровая модель, истинная диаграмма деформирования, модель накопления поврежденности GISSMO, критерий разрушения