Progressive Failure Simulation of Security Cable Barriers

Abstract

Perimeter security cable barriers are widely used by various agencies all over the world to defeat threat vehicle penetration. New barrier designs require crash test validation prior to implementation. Full-scale vehicular crash tests are costly, whereas designs via finite element simulations are time consuming and require specialized skills. Based on full-scale crash tests, an innovative and simple algorithm has been developed to model the progressive failure of security cable barriers. A multi-body approach based on the first principles of physics was developed to substantially reduce computer runtime. The solution algorithm uses a large number of small time steps. Nonlinear vehicle and cable forces and deformations are calculated based on compatibility conditions. This methodology has been validated against three full-scale crash tests. This cable barrier model, displaying simulation results graphically in a time series, provides realistic response parameters of a security cable barrier design in less than 10 minutes of runtime with reasonable accuracy.

Material point physical model rationale while studying kinematic characteristics of a motor vehicle in case of oblique collision with side cable barriers

“…Различные конструкции тросовых ограждений состоят из общих элементов: тросов, стоек, анкерных блоков, стяжных устройств, но разнятся по типу их монтажа 2 [1][2][3][4], в частности, по способу крепления тросов (рис. 1), что существенно влияет на формирование математических моделей.…”

“…Столкновение автомобиля с тросовым ограждением характеризуются сложной механикой взаимодействия, т. к. тросы обладают высокой степенью геометрической нелинейности, а стойки и грунт -высокой степенью физической нелинейности, при этом почти все процессы являются переходными [5]. Для определения траектории АТС можно использовать уравнения колебаний струны, используемые в аналитических расчетах аэрофинишеров 1, 2 и вантовых конструкций 3,4 . Но в связи со сложностью конструкции ограждений возникают сложности формулировки краевых условий.…”

“…СПб., 2009. 19 с 3. Дядькин С. Н. Обоснование, технология навесной сборки и мониторинг байтовых пролетных строений мостов с учетом климатических факторов (на примере моста через реку Обь у г. Сургута) : автореф.…”