[發明專利]一種內卷式吸能的可導向防撞墊

在審

• 申請號: 202211294639.6
• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115618677A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 雷正保;熊祥雨
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;E01F15/14;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種內卷式吸能的可導向防撞墊，包括弧形鼻端、導向框、波形板、內卷式吸能盒、固定端和鋼管。當車輛與防撞墊發生碰撞時，內卷式吸能盒發生內卷式的形狀變化，在碰撞力的繼續作用下壓縮形成兩個圓柱形狀，進一步發生壓潰變形，達到兩個階段的吸能效果。本發明實現了吸能部件工藝簡單，結構穩定，吸能效果更好，滿足應用需求。此外，本發明提出了一種吸能盒的提取方法，包括權重因子分配、耐撞性拓撲優化和穩健性設計，為吸能盒構型的確定提供了一條有效途徑。

技術領域

本發明涉及道路交通安全設施領域，具體地，涉及一種內卷式吸能的可導向防撞墊。

背景技術

可導向防撞墊是安裝在城市或者高速公路的分流處和匝道上的防護裝置，常用防撞墊設置有壓潰式的吸能部件，在碰撞時通過塑性變形來吸收車輛的動能，從而降低碰撞時車輛和乘員的損害。

隨著高速公路上的車速不斷提高，人們對出行安全的要求越來越高。現有防撞墊吸能單元的結構較為復雜，在發生碰撞的時候可能出現不正常的結構變形，從而導致吸能不夠，因此對高防護等級且結構穩定的防撞墊的研究開發愈加迫切。

中國專利CN 214737674 U公開了一種可導向防撞墊，包括后固定組件和前固定組件，后固定組件和前固定組件間固定有兩個平行設置的導向桿，導向桿上滑動安裝有多個導向架，導向架前后均安裝有三波梁導向板，三波梁導向板沿碰撞方向首尾搭接設置，前固定組件上方設有鼻端，鼻端滑動套裝在導向桿上，鼻端上端與防撞墊前端的導向架固定連接，相鄰導向架間固定有吸能部件，吸能部件為折彎板組裝多邊形吸能桶結構。該防撞墊的折彎板組裝多邊形吸能桶結構具有一定的防護緩沖效果，但是吸能結構較為復雜，碰撞時存在結構不穩定、吸能不均衡的缺點。

發明內容

本發明的目的在于為了解決碰撞過程中防撞墊吸能部件結構不穩定、吸能不均衡的問題，而提供的一種吸能部件工藝簡單，結構穩定，吸能效果好，輕量化程度更高的內卷式吸能的可導向防撞墊，并提出一種吸能盒構型的提取方法，為吸能盒構型的確定提供了一條有效途徑。

為實現上述目的，本發明提供了一種內卷式吸能的可導向防撞墊，包括弧形鼻端、多個導向框、多個波形板、多個內卷式吸能盒、固定端和鋼管。

本發明提出的一種吸能盒構型的提取方法，共包括以下步驟：

S1：確定防撞墊正碰、側碰、斜碰、偏碰和反向側碰五個工況的權重因子，包括：

S11：建立理論模型，并率定初始參數，利用理論模型求解碰撞車輛的質心加速度響應理論結果；

S12：構建決策矩陣W＝(w_ij)_n×n，n代表決策的工況數目，將i和j工況兩兩配對比較，w_ij為要素i和要素j重要程度比較結果；

S13：確保決策矩陣的一致性，若一致性不符合要求，需重新制作決策矩陣，對所構造的決策矩陣進行一致性檢驗的公式為其中CI為一致性指標，λ_max為決策矩陣的最大特征值，RI為平均隨機一致性指標，CR為隨機一致性比率；當CR＜0.1時，表明決策矩陣一致性合格，根據重要性程度確定各子目標對應的加權系數；

S2：采用有限元法建立可導向防撞墊模型，采用變密度法材料插值理論對材料屬性進行定義，結合權重因子對五個碰撞工況設定拓撲優化模型的目標函數，對拓撲優化模型目標函數進行迭代求解，直至拓撲優化模型設計變量滿足收斂判據，提取吸能盒構型；

S3：根據田口穩健性設計方法，以抗撞結構設計所要滿足的、并相互矛盾的評價指標，即以碰撞最小加速度A、結構最大變形量D為目標響應進行設計，以吸能盒模型參數為設計變量，以車輛質量、碰撞角度和速度的不確定性誤差為噪聲因子，通過田口穩健性設計內外表，構造每個候選吸能盒的信噪比計算表，基于望大特性的計算出各目標響應的滿意度，利用多目標滿意度計算方法，獲取每個拓撲構型的多響應信噪比總體滿意度，總體滿意度最大的即為所求結構。