基于多尺度模型的立體車庫在車輛撞擊下的性能研究

發(fā)布時間：2020-09-23 07:44

　　隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和科技的飛速進(jìn)步,我國汽車的產(chǎn)銷量也隨之快速的增長,汽車的保有量也在不斷地增加。但是,由于汽車數(shù)量的迅速增加而帶來的交通擁堵問題與停車?yán)щy問題已經(jīng)到了十分嚴(yán)峻的地步,幾乎所有的大城市都存在著嚴(yán)重的道路擁堵與停車難的問題。由于城市的土地資源十分稀缺,所以將停車方式從傳統(tǒng)的簡單平面式向空間化的高層立體式轉(zhuǎn)變則是從供給側(cè)方面緩解停車難問題的有效手段。智能化的高層立體車庫能夠充分利用土地的上部空間,從而提高土地的利用率。智能化立體車庫的內(nèi)部停車方式簡單而快捷,并且還能夠增加汽車的防盜性與防護(hù)性。高層立體車庫作為一種停車設(shè)施,其周邊環(huán)境的車流量較大,在運(yùn)行的過程中,難免會發(fā)生汽車碰撞車庫的情況。加上近年來恐怖主義盛行,因此有必要對汽車撞擊立體車庫的情況進(jìn)行研究,以指導(dǎo)立體車庫的防撞設(shè)計。目前,我國關(guān)于立體車庫的撞擊研究尚處于起步階段,撞擊作用下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)數(shù)據(jù)及撞擊力數(shù)據(jù)都是十分匱乏的,立體車庫的撞擊研究指導(dǎo)思想和防撞設(shè)計要求都不明確。鑒于以上情況,研究高層鋼結(jié)構(gòu)立體車庫在汽車撞擊作用下的動力響應(yīng),以及進(jìn)一步研究立體車庫受到的撞擊力的大小及特點,對于立體車庫的設(shè)計和受撞擊后的安全評估都具有重要的意義。本文以垂直升降類的高層鋼結(jié)構(gòu)立體車庫為研究對象。通過ANSYS/LS-DYNA有限元軟件分別建立了立體車庫的多尺度有限元模型和精細(xì)化有限元模型,并將這兩種模型的立體車庫在撞擊作用下的動力響應(yīng)進(jìn)行了比較,驗證了多尺度模型的適用性。在確定了立體車庫的模型和研究方法的基礎(chǔ)上,對撞擊作用下立體車庫的動力響應(yīng)進(jìn)行了的研究,總結(jié)了立體車庫的受撞特性。隨后,將影響立體車庫撞擊動力響應(yīng)的各種因素進(jìn)行逐一的考慮,采用參數(shù)化的分析方法研究了車輛的撞擊速度、撞擊質(zhì)量、撞擊位置以及立體車庫的上部工況這四種因素。最后,分析了不同參數(shù)對撞擊力的影響,歸納了撞擊力峰值數(shù)據(jù),并將撞擊力結(jié)果與各國規(guī)范進(jìn)行了比較。得出了以下的結(jié)論:(1)多尺度模型可以在大幅度提升計算效率的同時滿足模擬精確度的要求。(2)車輛對立體車庫的撞擊作用具有局部性,撞擊造成的塑性應(yīng)變主要集中于立體車庫受撞柱的撞擊區(qū)域、柱腳以及柱頂區(qū)域。與受撞柱無直接關(guān)聯(lián)的構(gòu)件受車輛撞擊作用的影響很小。立體車庫各層的位移峰值隨層數(shù)的增加而呈現(xiàn)先減小后增大的變化規(guī)律。(3)汽車的撞擊速度與撞擊質(zhì)量對立體車庫動力響應(yīng)的影響較大,且車輛的撞擊速度和質(zhì)量越大,結(jié)構(gòu)相應(yīng)的動力響應(yīng)就越大。撞擊位置與上部工況對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響則較小。(4)影響撞擊力的主要因素為車輛的撞擊速度與撞擊質(zhì)量,其中撞擊速度對撞擊力峰值的影響最為明顯。在車輛撞擊沒有造成受撞柱失效的情況下,撞擊力峰值隨著車輛撞擊速度的增加而迅速增加。在車輛撞擊造成了受撞柱失效的情況下,撞擊力峰值不再隨車輛撞擊速度和撞擊質(zhì)量的增加而改變。(5)將撞擊力結(jié)果與四種現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行了對比,認(rèn)為在汽車撞擊鋼結(jié)構(gòu)立體車庫時,中國規(guī)范和歐洲規(guī)范對汽車撞擊力的取值略顯不安全,而美國規(guī)范的取值則較為安全。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U491.71
【部分圖文】：