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把金属护栏的塑性变形能力

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2014-05-20 10:48:48   评论:0 点击:
         高速行驶的车辆具有很大的动能。当出现紧急状况,车辆会出于躲闪、失控等原因冲向护栏。此时护栏的作用便是避免发生车辆剧烈冲撞和人员伤亡。设想一辆汽车高速撞向一堵钢筋混凝土墙,车会在瞬时间停止,与此同时,其巨大的动能会大部分转化为破坏车辆的能量,导致极大的损伤。
        当金属护栏在一临界外力Fs作用下发生塑性变形时,其屈服强度δs 为Fs/As,其中As是开始发生塑性变形时护栏的截面积。当外力继续增大达到一极限值Fe时,护栏便会断裂;护栏断裂时的应力则称为抗拉强度δ b,且有为Fb/Ab,其中Ab是护栏断裂时的截面积。设长度为Ls的护栏材料在外力作用下发生塑性延伸变形直至Lb时断裂,此时护栏的塑性总延伸率δ为δ= (Lb—Ls)/Ls=△Ls/Ls。
        可把金属护栏在塑性变形过程中所承受的平均应力近似地假设为 σ = (σ s/σ b)/2。设e为护栏材料单位体积所能消耗的.大塑性变形能,称为塑性耗能率,则e等于外力对护栏所做的功w除以变形护栏的体积V,计为:
         e = W= F △L =σ x δ e
            V A L
         如果将钢筋水泥墙换为一堵类似于硬橡胶般的金属墙,则车辆减速的过程会得到大幅减缓,其大部分动能会转变为金属塑性变形的能量而被逐步消耗掉,从而减少了对车辆和人员造成的损毁。高速公路的金属护栏就是发挥这种缓冲作用的安全设施。
        因此,金属护栏的塑性耗能率e等于护栏变形时所承受的平均变形应力与其.大塑性延伸率的乘积。由此可见,提高护栏的强度或延伸率均可以提高其塑性耗能率,进而提高金属护栏的安全性。

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