2025大赛优秀作品 | GFRP柔性防车撞护板冲击试验与仿真应用研究

“Ansys 2025 全球仿真大会”仿真应用大赛优秀作品展示

本届仿真应用大赛最终评选出 30 篇 TOP 优秀作品，分别荣获一、二、三等奖及行业最佳实践奖。近 200 位来自汽车、半导体、高科技、能源等行业的仿真精英参赛，他们以前沿思维与创新实践，充分展现了仿真技术的无限潜能。我们将陆续为大家分享获奖佳作，带您一同领略仿真赋能创新的非凡力量，希望用户能从中汲取灵感、启迪思路。

作品名称：GFRP柔性防车撞护板冲击试验与仿真应用研究

作者： 郑植，王思宇 | 成都工业学院

关键词：GFRP柔性护板，碰撞仿真，防撞能力，Ansys LS-DYNA

作者说

Ansys LS-DYNA在结构显式动力学分析方面具有不可比拟的优势，帮助我们快速实现对工程结构防撞保护设计的研究目标；它具备前所未有的精度，可提供与试验测试结果紧密匹配的仿真结果。

图1防护结构冲击力时程对比

针对早期修建的低等级混凝土护栏防护能力与现阶段交通流不匹配问题，提出一种可直接设置在混凝土护栏表面的复合材料新型护板，改造形成组合式护栏，以防护重型车辆撞击。为准确评估该类防护装置的性能，首先针对柔性护板开展冲击性能试验，基于Ansys LS-DYNA开展了GFRP试件的水平冲击数值仿真，建立了既满足精度又兼顾效率的详细模拟方法。最后建立车－护栏精细化有限元模型，分析了组合式护栏的防撞性能，并与既有混凝土护栏进行了对比。复合材料护板弥补了混凝土护栏坡顶与底部凸缘间隙，在甩尾碰撞时变点支撑为面支撑，能顺利平衡货厢倾斜、抬高产生的倾覆力，在抵御重型货车撞击时更具优势；改造后的组合式护栏防护等级达到四级，防护能量达到290kJ，防护能力是改造前的1.8倍。

挑战/需求

图2 防护结构冲击压溃最大变形对比

作者所在机构希望通过仿真工具在有限时间内研究新型组合式交通护栏的防撞性能，同时评估不同种类、构造的防护结构优劣。通过建立既满足精度又兼顾效率的详细模拟方法，模拟GFRP防撞护板在车辆冲击下的性能变化。虚拟仿真结果必须与物理试验结果吻合，从而让仿真技术为防护结构的性能评价与选型上节约时间和设计成本。

使用工具

Ansys LS-DYNA

最终成果

图3 重型车辆撞击下仿真对比

利用Ansys LS-DYNA对研发的一种可直接设置在既有混凝土护栏表面的复合材料新型护板进行了碰撞仿真分析。建立了既满足精度又兼顾效率的详细模拟方法，并与缩尺碰撞试验进行了对比，获得了缩尺试验难以测试的详细数据。通过对比多个评价指标研究了组合式护栏的防护能力，明确了在重型车辆撞击下的防倾覆机理。

参赛作品一览