“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示

本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。

作品名稱：GFRP柔性防車撞護板沖擊試驗與仿真應用研究

作者： 鄭植，王思宇 | 成都工業學院

關鍵詞：GFRP柔性護板，碰撞仿真，防撞能力，Ansys LS-DYNA

作者說

Ansys LS-DYNA在結構顯式動力學分析方面具有不可比擬的優勢，幫助我們快速實現對工程結構防撞保護設計的研究目標；它具備前所未有的精度，可提供與試驗測試結果緊密匹配的仿真結果。

圖1防護結構沖擊力時程對比

針對早期修建的低等級混凝土護欄防護能力與現階段交通流不匹配問題，提出一種可直接設置在混凝土護欄表面的復合材料新型護板，改造形成組合式護欄，以防護重型車輛撞擊。為準確評估該類防護裝置的性能，首先針對柔性護板開展沖擊性能試驗，基于Ansys LS-DYNA開展了GFRP試件的水平沖擊數值仿真，建立了既滿足精度又兼顧效率的詳細模擬方法。最后建立車－護欄精細化有限元模型，分析了組合式護欄的防撞性能，并與既有混凝土護欄進行了對比。復合材料護板彌補了混凝土護欄坡頂與底部凸緣間隙，在甩尾碰撞時變點支撐為面支撐，能順利平衡貨廂傾斜、抬高產生的傾覆力，在抵御重型貨車撞擊時更具優勢；改造后的組合式護欄防護等級達到四級，防護能量達到290kJ，防護能力是改造前的1.8倍。

挑戰/需求

圖2 防護結構沖擊壓潰最大變形對比

作者所在機構希望通過仿真工具在有限時間內研究新型組合式交通護欄的防撞性能，同時評估不同種類、構造的防護結構優劣。通過建立既滿足精度又兼顧效率的詳細模擬方法，模擬GFRP防撞護板在車輛沖擊下的性能變化。虛擬仿真結果必須與物理試驗結果吻合，從而讓仿真技術為防護結構的性能評價與選型上節約時間和設計成本。

使用工具

Ansys LS-DYNA

最終成果

圖3 重型車輛撞擊下仿真對比

利用Ansys LS-DYNA對研發的一種可直接設置在既有混凝土護欄表面的復合材料新型護板進行了碰撞仿真分析。建立了既滿足精度又兼顧效率的詳細模擬方法，并與縮尺碰撞試驗進行了對比，獲得了縮尺試驗難以測試的詳細數據。通過對比多個評價指標研究了組合式護欄的防護能力，明確了在重型車輛撞擊下的防傾覆機理。

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