[发明专利]一种内卷式吸能的可导向防撞垫

说明书

本发明提供一种内卷式吸能的可导向防撞垫，包括弧形鼻端、导向框、波形板、内卷式吸能盒、固定端和钢管。当车辆与防撞垫发生碰撞时，内卷式吸能盒发生内卷式的形状变化，在碰撞力的继续作用下压缩形成两个圆柱形状，进一步发生压溃变形，达到两个阶段的吸能效果。本发明实现了吸能部件工艺简单，结构稳定，吸能效果更好，满足应用需求。此外，本发明提出了一种吸能盒的提取方法，包括权重因子分配、耐撞性拓扑优化和稳健性设计，为吸能盒构型的确定提供了一条有效途径。

技术领域

本发明涉及道路交通安全设施领域，具体地，涉及一种内卷式吸能的可导向防撞垫。

背景技术

可导向防撞垫是安装在城市或者高速公路的分流处和匝道上的防护装置，常用防撞垫设置有压溃式的吸能部件，在碰撞时通过塑性变形来吸收车辆的动能，从而降低碰撞时车辆和乘员的损害。

随着高速公路上的车速不断提高，人们对出行安全的要求越来越高。现有防撞垫吸能单元的结构较为复杂，在发生碰撞的时候可能出现不正常的结构变形，从而导致吸能不够，因此对高防护等级且结构稳定的防撞垫的研究开发愈加迫切。

中国专利CN 214737674 U公开了一种可导向防撞垫，包括后固定组件和前固定组件，后固定组件和前固定组件间固定有两个平行设置的导向杆，导向杆上滑动安装有多个导向架，导向架前后均安装有三波梁导向板，三波梁导向板沿碰撞方向首尾搭接设置，前固定组件上方设有鼻端，鼻端滑动套装在导向杆上，鼻端上端与防撞垫前端的导向架固定连接，相邻导向架间固定有吸能部件，吸能部件为折弯板组装多边形吸能桶结构。该防撞垫的折弯板组装多边形吸能桶结构具有一定的防护缓冲效果，但是吸能结构较为复杂，碰撞时存在结构不稳定、吸能不均衡的缺点。

发明内容

本发明的目的在于为了解决碰撞过程中防撞垫吸能部件结构不稳定、吸能不均衡的问题，而提供的一种吸能部件工艺简单，结构稳定，吸能效果好，轻量化程度更高的内卷式吸能的可导向防撞垫，并提出一种吸能盒构型的提取方法，为吸能盒构型的确定提供了一条有效途径。

为实现上述目的，本发明提供了一种内卷式吸能的可导向防撞垫，包括弧形鼻端、多个导向框、多个波形板、多个内卷式吸能盒、固定端和钢管。

本发明提出的一种吸能盒构型的提取方法，共包括以下步骤：

S1：确定防撞垫正碰、侧碰、斜碰、偏碰和反向侧碰五个工况的权重因子，包括：

S11：建立理论模型，并率定初始参数，利用理论模型求解碰撞车辆的质心加速度响应理论结果；

S12：构建决策矩阵W＝(w_ij)_n×n，n代表决策的工况数目，将i和j工况两两配对比较，w_ij为要素i和要素j重要程度比较结果；

S13：确保决策矩阵的一致性，若一致性不符合要求，需重新制作决策矩阵，对所构造的决策矩阵进行一致性检验的公式为其中CI为一致性指标，λ_max为决策矩阵的最大特征值，RI为平均随机一致性指标，CR为随机一致性比率；当CR＜0.1时，表明决策矩阵一致性合格，根据重要性程度确定各子目标对应的加权系数；

S2：采用有限元法建立可导向防撞垫模型，采用变密度法材料插值理论对材料属性进行定义，结合权重因子对五个碰撞工况设定拓扑优化模型的目标函数，对拓扑优化模型目标函数进行迭代求解，直至拓扑优化模型设计变量满足收敛判据，提取吸能盒构型；

S3：根据田口稳健性设计方法，以抗撞结构设计所要满足的、并相互矛盾的评价指标，即以碰撞最小加速度A、结构最大变形量D为目标响应进行设计，以吸能盒模型参数为设计变量，以车辆质量、碰撞角度和速度的不确定性误差为噪声因子，通过田口稳健性设计内外表，构造每个候选吸能盒的信噪比计算表，基于望大特性的计算出各目标响应的满意度，利用多目标满意度计算方法，获取每个拓扑构型的多响应信噪比总体满意度，总体满意度最大的即为所求结构。