基于径向基函数的非刚性护栏的结构优化设计

摘要

随着我国高速公路的迅猛发展，高速公路交通事故也呈逐年上升的趋势。在高速公路交通事故中有近三分之一是车辆与护栏碰撞造成的，每年都会造成巨大人员伤亡和财产损失。护栏尤其是非刚性护栏是高速公路上最主要的安全保护设施，它的主要作用是：可以吸收汽车碰撞过程中的部分能量，减小汽车质心加速度峰值；另外还可以迫使失控车辆恢复到正常的行驶方向，避免二次碰撞的出现。高速公路的蓬勃发展必然带动护栏需求量的激增，因此，在高速公路上设置合理的防撞护栏对减小交通事故的人员伤亡有着重要的作用。
　　本文首先对近年来国内外护栏研究的现状做了简要的概括，并阐述了护栏的基本理论以及护栏碰撞的评价标准，重点分析了非刚性护栏优缺点；在国内外常用的护栏研究方法的基础上，提出了一种实用、便捷的护栏优化方法；基于汽车碰撞乘员安全性考虑，采用径向基函数回归模型对高速公路上应用广泛的两种非刚性护栏，即三波形护栏和缆索护栏，进行了优化设计。
　　在对非刚性护栏进行优化设计时，首先基于仿真软件Hyperworks建立了汽车与护栏的碰撞有限元模型，从乘员安全性和护栏的防撞性能考虑定义优化问题；然后运用试验设计得到样本点，并构造高精度的径向基函数近似模型；最后采用遗传算法得到优化结果，对优化后护栏进行碰撞模拟并进行综合评价。研究表明：优化后护栏的整体防撞性能得到了很大的提高。
　　本文对非刚性护栏结构的优化设计方法适用于任何形式的护栏，这种优化方法不仅丰富了计算机仿真分析方法，而且弥补了以前依靠大量实车碰撞试验和设计经验来设计护栏的不足，能有效的降低护栏前期设计周期和设计成本，具有一定的参考价值。

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第1章 绪 论

1. 1 研究背景及意义

1. 2 护栏的国内外研究现状

1. 3 汽车与护栏碰撞的基本理论

1. 4 研究方法

1. 5 研究内容

第2章 径向基函数理论

2. 1 引言

2. 2 试验设计理论

2. 3 径向基函数代理模型

2. 4 径向基函数模型中的参数分析

2. 5 误差分析

2. 6 本章小结

第3章 半刚性三波形梁护栏的优化设计

3. 1 有限元模型

3. 2 碰撞模型验证

3. 3 碰撞过程模拟

3. 4 构造径向基函数模型

3. 5 定义优化问题

3. 6 优化结果

3. 7 本章小结

第4章 缆索护栏的优化设计

4. 1 有限元模型

4. 2 碰撞模拟条件

4. 3 碰撞过程

4. 4 构造径向基函数模型

4. 5 定义优化问题

4. 6 优化结果

4. 7 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

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