CN106997403A - 通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法和装置 - Google Patents

通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法和装置，该方法包括：对目标研究车辆与可变形壁障进行偏置碰撞试验以获取碰撞过程中的加速度‑时间历程曲线L1，根据L1获取加速度‑车辆变形量历程曲线L2；获取可变形壁障压溃变形值D1、机舱压溃变形值D2和前围板侵入乘员舱的变形值D3；根据L2、D1、D2和D3获取D1对应的第一平均加速度a1、D2对应的第二平均加速度a2和D3对应的第三平均加速度a3；根据a1、a2和a3判断车身结构是否满足预设的安全性能要求。在车辆早期开发设计阶段采用该方法，可将车身结构碰撞安全性能做到合理的优化，节约了车辆的开发周期、节约了样车数量、降低了开发成本。

Description

通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法和装置
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法和装置。
背景技术
随着车辆保有量日益增加，车辆在行驶过程中发生交通事故的几率也大大增加。为了降低交通事故对车辆乘员的伤害，车身结构碰撞安全性能研究成为车辆开发设计中的重点。但是，相关技术中存在开发周期长、样车数量多、开发成本高等问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，在车辆早期开发设计阶段采用该方法，可以将车辆的车身结构碰撞安全性能做到合理的优化，节约了车辆的开发周期、节约了样车数量、降低了开发成本，还可以为后期乘员约束系统的匹配提供稳定合理的基础。
本发明的第二个目的在于提出一种通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置。
为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，包括以下步骤：对目标研究车辆与可变形壁障进行偏置碰撞试验以获取碰撞过程中所述目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，并根据所述加速度-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线；获取所述目标研究车辆碰撞后的可变形壁障压溃变形值、机舱压溃变形值和前围板侵入乘员舱的变形值；根据所述加速度-车辆变形量历程曲线、所述可变形壁障压溃变形值、所述机舱压溃变形值和所述前围板侵入乘员舱的变形值获取所述可变形壁障压溃变形值所对应的第一平均加速度、所述机舱压溃变形值所对应的第二平均加速度和所述前围板侵入乘员舱的变形值所对应的第三平均加速度；根据所述第一平均加速度、所述第二平均加速度和所述第三平均加速度判断所述车辆的车身结构是否满足预设的安全性能要求。
根据本发明实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，获取车辆偏置碰撞试验中目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，并根据加速度-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线，并获取车辆碰撞中三个变形阶段的变形量，然后根据加速度-车辆变形量历程曲线和三个变形阶段的变形量获取三个变形阶段对应的三个平均加速度，以及根据三个平均加速度判断车身结构是否满足预设的安全性能要求，在车辆早期开发设计阶段采用该方法，可以将车辆的车身结构碰撞安全性能做到合理的优化，节约了车辆的开发周期、节约了样车数量、降低了开发成本，还可以为后期乘员约束系统的匹配提供稳定合理的基础。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述加速度-时间历程曲线获取所述加速度-车辆变形量曲线，具体包括：对所述加速度-时间历程曲线进行两次积分以获得车辆变形量-时间历程曲线；根据所述加速度-时间历程曲线和所述车辆变形量-时间历程曲线获取所述加速度-车辆变形量历程曲线。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述第一平均加速度、所述第二平均加速度和所述第三平均加速度判断所述目标研究车辆的车身结构是否满足预设的安全性能要求，具体包括：获取满足所述安全性能要求的车身结构所对应的第一加速度阈值、第二加速度阈值和第三加速度阈值；如果所述第一平均加速度大于所述第一加速度阈值、且所述第二平均加速度大于所述第二加速度阈值、且所述第三平均加速度大于所述第三加速度阈值，则判断所述目标研究车辆的车身结构满足所述安全性能要求。
在本发明的一个实施例中，其中，所述目标研究车辆碰撞中的车身变形阶段包括可变形壁障压溃变形阶段、机舱压溃变形阶段和前围板侵入乘员舱的变形阶段，所述根据所述加速度-车辆变形量历程曲线、所述可变形壁障压溃变形值、所述机舱压溃变形值和所述前围板侵入乘员舱的变形值获取所述可变形壁障压溃变形值所对应的第一平均加速度、所述机舱压溃变形值所对应的第二平均加速度和所述前围板侵入乘员舱的变形值所对应的第三平均加速度，具体包括：获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述可变形壁障压溃变形阶段所对应的第一段曲线，并对所述第一段曲线进行积分以获得第一积分值，以及根据所述第一积分值和所述可变形壁障压溃变形值计算所述第一平均加速度；获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述机舱压溃变形阶段所对应的第二段曲线，并对所述第二段曲线进行积分以获得第二积分值，以及根据所述第二积分值和所述机舱压溃变形值计算所述第二平均加速度；获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述前围板侵入乘员舱的变形阶段所对应的第三段曲线，并对所述第三段曲线进行积分以获得第三积分值，以及根据所述第三积分值和所述前围板侵入乘员舱的变形值计算所述第三平均加速度。
在本发明的一个实施例中，所述第一加速度阈值、第二加速度阈值和第三加速度阈值通过下述公式获取：
ah＝a％*16.1g/D1，
ae＝b％*16.1g/D2，
ad＝c％*16.1g/D3，
其中，ah表示所述第一加速度阈值，ae表示所述第二加速度阈值，ad表示所述第三加速度阈值，a％、b％和c％分别表示碰撞过程中可变形壁障压溃变形阶段、机舱压溃变形阶段和前围板侵入乘员舱阶段对应的比例系数，a％、b％和c％的取值根据所述目标研究车辆的车型决定，g为重力加速度，D1为所述可变形壁障压溃变形值，D2为所述机舱压溃变形值，D3为所述前围板侵入乘员舱的变形值。
在本发明的一个实施例中，通过加速度传感器检测所述目标研究车辆运动方向的加速度以获取所述目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，其中，所述加速度传感器设置在所述目标研究车辆的B柱根部。
为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置，包括：试验数据获取模块，用于对目标研究车辆与可变形壁障进行偏置碰撞试验以获取碰撞过程中所述目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，并根据所述加速度-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线；变形值获取模块，用于获取所述目标研究车辆碰撞后的可变形壁障压溃变形值、机舱压溃变形值和前围板侵入乘员舱的变形值；加速度获取模块，用于根据所述加速度-车辆变形量历程曲线、所述可变形壁障压溃变形值、所述机舱压溃变形值和所述前围板侵入乘员舱的变形值获取所述可变形壁障压溃变形值所对应的第一平均加速度、所述机舱压溃变形值所对应的第二平均加速度和所述前围板侵入乘员舱的变形值所对应的第三平均加速度；分析模块，用于根据所述第一平均加速度、所述第二平均加速度和所述第三平均加速度判断所述目标研究车辆的车身结构是否满足预设的安全性能要求。
根据本发明实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置，试验数据获取模块获取车辆偏置碰撞试验中目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，并根据加速度-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线，变形值获取模块获取车辆碰撞中三个变形阶段的变形量，加速度获取模块则根据加速度-车辆变形量历程曲线和三个变形阶段的变形量获取三个变形阶段对应的三个平均加速度，分析模块则根据三个平均加速度判断车身结构是否满足预设的安全性能要求，在车辆早期开发设计阶段应用该装置，可以将车辆的车身结构碰撞安全性能做到合理的优化，节约了车辆的开发周期、节约了样车数量、降低了开发成本，还可以为后期乘员约束系统的匹配提供稳定合理的基础。
在本发明的一个实施例中，所述试验数据获取模块具体用于：对所述加速度-时间历程曲线进行两次积分以获得车辆变形量-时间历程曲线，并根据所述加速度-时间历程曲线和所述车辆变形量-时间历程曲线获取所述加速度-车辆变形量历程曲线。
在本发明的一个实施例中，所述分析模块，包括：获取子模块，用于获取满足所述安全性能要求的车身结构所对应的第一加速度阈值、第二加速度阈值和第三加速度阈值；判断子模块，用于在判断所述第一平均加速度大于所述第一加速度阈值、且所述第二平均加速度大于所述第二加速度阈值、且所述第三平均加速度大于所述第三加速度阈值时，判断所述目标研究车辆的车身结构满足所述安全性能要求。
在本发明的一个实施例中，所述加速度获取模块，具体用于：获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述可变形壁障压溃变形阶段所对应的第一段曲线，并对所述第一段曲线进行积分以获得第一积分值，以及根据所述第一积分值和所述可变形壁障压溃变形值计算所述第一平均加速度；获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述机舱压溃变形阶段所对应的第二段曲线，并对所述第二段曲线进行积分以获得第二积分值，以及根据所述第二积分值和所述机舱压溃变形值计算所述第二平均加速度；获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述前围板侵入乘员舱的变形阶段所对应的第三段曲线，并对所述第三段曲线进行积分以获得第三积分值，以及根据所述第三积分值和所述前围板侵入乘员舱的变形值计算所述第三平均加速度。
在本发明的一个实施例中，所述获取子模块根据下述公式获取：
ah＝a％*16.1g/D1，
ae＝b％*16.1g/D2，
ad＝c％*16.1g/D3，
其中，ah表示所述第一加速度阈值，ae表示所述第二加速度阈值，ad表示所述第三加速度阈值，a％、b％和c％分别表示碰撞过程中可变形壁障压溃变形阶段、机舱压溃变形阶段和前围板侵入乘员舱阶段对应的比例系数，a％、b％和c％的取值根据所述目标研究车辆的车型决定，g为重力加速度，D1为所述可变形壁障压溃变形值，D2为所述机舱压溃变形值，D3为所述前围板侵入乘员舱的变形值。
在本发明的一个实施例中，所述试验数据获取模块通过加速度传感器检测所述目标研究车辆运动方向的加速度以获取所述目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，其中，所述加速度传感器设置在所述目标研究车辆的B柱根部。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的正面40％重叠可变形壁障碰撞试验工况的示意图；
图3是根据本发明一个具体实施例的可变形壁障与碰撞测试车辆的位置关系及可变形壁障的尺寸的示意图；
图4是根据本发明一个实施例的偏置碰撞试验中车辆可压溃空间情况的示意图；
图5是根据本发明一个实施例的目标研究车辆的加速度-车辆变形量曲线的示意图；
图6是根据本发明一个实施例的目标研究车辆的加速度-车辆变形量三阶波的示意图；
图7是根据本发明一个实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置的方框示意图；
图8是根据本发明另一个实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置的方框示意图。
附图标记：
试验数据获取模块10、变形值获取模块20、加速度获取模块30、分析模块40、获取子模块41和判断子模块42。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图描述本发明实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法和装置。
图1是根据本发明一个实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法的流程图。
如图1所示，本发明实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，包括以下步骤：
S1，对目标研究车辆与可变形壁障进行偏置碰撞试验以获取碰撞过程中目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，并根据加速度-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线。
为了降低交通事故对车辆乘员的伤害，需要从提高车辆的车身结构及约束系统安全性着手设计研究。因此各国纷纷制定了自己的安全法规，已强制提供主机厂的车辆安全性能。为了量化的区分不同车辆的安全性能，中国出现C-NCAP(中国新车评价规范)评价规则。本发明实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，按照C-NCAP评价规则进行偏置碰撞试验。
首先对偏置碰撞试验进行说明，如图2所示，车辆的偏置碰撞试验按照C-NCAP试验程序进行，试验车辆40％重叠正面冲击固定可变形壁障。碰撞速度为64±1km/h，偏置碰撞车辆(即目标研究车辆)与可变形壁障碰撞重叠宽度应在40％车宽±20mm的范围内。在车辆前排驾驶员和乘员位置分别放置一个Hybrid III型第50百分位男性假人，用以测量前排人员受伤害情况。在第二排座椅最左侧座位上放置一个Hybrid III型第5百分位女性假人，用以测量第二排人员受伤害情况。对于两门单排座车型，仅在前排驾驶员和乘员位置分别放置一个Hybrid III型第50百分位男性假人，用以测量前排人员受伤害情况。在试验中需测量A柱、转向管柱和踏板变形量。
图3所示为本发明一个具体实施例的可变形壁障与碰撞测试车辆(即目标研究车辆)的位置关系及可变形壁障的尺寸。例如，可变形壁障材料为铝3003(后文中统称蜂窝铝)，安装在刚性墙上，壁障宽度1000mm，离地高度200mm，下端高度为330mm，与车辆接触面距刚性固定面540mm。车辆以64±1km/h撞到蜂窝铝，碰撞过程中的变形次序为蜂窝铝压溃、车辆撞前保及前保泡沫、车辆吸能盒及左前纵梁压溃变形，然后动力系统撞到蜂窝铝，最后做纵梁后段压溃变形导致动力系统撞到前围板和门槛梁前段。变形完成后车辆发生甩尾，最终停止。其中，图3中的Eng、T/M表示车辆的动力系统。图3中的标号及代表的含义分别为：①前保蒙皮，②前保泡沫，③吸能盒，④左前纵梁，⑤动力系统，⑥前围板，⑦门槛梁。
图4所示为本发明一个实施例的试验过程中车辆可压溃空间情况的示意图。如图4所示，第一部分压溃空间L1即前保蒙皮到动力系统前端，此压溃空间包含前保及前保泡沫变形、前纵梁吸能盒变形、左前纵梁变形的总和；第二部分压溃空间L2即动力系统最后端到前围板的变形。
在本发明的一个实施例中，通过加速度传感器检测目标研究车辆运动方向的加速度以获取目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，其中，加速度传感器设置在目标研究车辆的B柱根部。
具体地，偏置碰撞试验可以通过实体车辆进行，也可以通过CAE(Computer AidedEngineering，计算机辅助工程)仿真工具进行建模以模拟偏置碰撞试验。那么在偏置碰撞试验或有限元CAE分析前期会在车辆的B柱根部加装一个三向加速度传感器(在本发明的实施例中只讨论如图3所示的X向加速度，即目标研究车辆运动方向的加速度)。加速度传感器用于记录碰撞过程中目标研究车辆的加速度随时间的历程曲线，即加速度-时间历程曲线。
在本发明的一个实施例中，根据加速度-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量曲线，具体包括：对加速度-时间历程曲线进行两次积分以获得车辆变形量-时间历程曲线；根据加速度-时间历程曲线和车辆变形量-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线。
具体地，为了定量的分析车辆车身结构的碰撞安全性能，需要获得目标研究车辆(也就是试验车辆)的加速度与整体压溃变形的历程曲线。对实体车辆试验或者有限元分析获得的加速度-时间历程曲线进行两次积分后获得车辆变形量-时间历程曲线，然后将原始的加速度-时间历程曲线的加速度提出来，同时将车辆变形量-时间历程曲线中的车辆变形量提取出来，将加速度值作为纵坐标、车辆变形量作为横坐标即可得到如图5所示的车辆典型的加速度-车辆变形量曲线。
S2，获取目标研究车辆碰撞后的可变形壁障压溃变形值、机舱压溃变形值和前围板侵入乘员舱的变形值。
具体地，如图5所示，D1段为蜂窝铝压溃变形540mm，D2段为机舱压溃变形(即图4中的L1和L2相加之和)，D3段为前围板侵入乘员舱的变形量。其中，这个三个变形量D1、D2和D3都可以从试验后的试验车及有限元的CAE结果中测量到。
S3，根据加速度-车辆变形量历程曲线、可变形壁障压溃变形值、机舱压溃变形值和前围板侵入乘员舱的变形值获取可变形壁障压溃变形值所对应的第一平均加速度、机舱压溃变形值所对应的第二平均加速度和前围板侵入乘员舱的变形值所对应的第三平均加速度。
在本发明的一个实施例中，步骤S3具体包括：
获取加速度-车辆变形量历程曲线中可变形壁障压溃变形阶段所对应的第一段曲线，并对第一段曲线进行积分以获得第一积分值，以及根据第一积分值和可变形壁障压溃变形值计算第一平均加速度；
获取加速度-车辆变形量历程曲线中机舱压溃变形阶段所对应的第二段曲线，并对第二段曲线进行积分以获得第二积分值，以及根据第二积分值和机舱压溃变形值计算第二平均加速度；
获取加速度-车辆变形量历程曲线中前围板侵入乘员舱的变形阶段所对应的第三段曲线，并对第三段曲线进行积分以获得第三积分值，以及根据第三积分值和前围板侵入乘员舱的变形值计算第三平均加速度。
具体地，对图5中的车辆加速度-变形量曲线D1段积分，得出来的值再除以D1段的车辆变形量得出此区域的平均加速度记为a1(即第一平均加速度)；同理，可以求得D2段及D3段的平均加速度a2(即第二平均加速度)、a3(即第三平均加速度)，再结合车辆的变形量，即得出图6所示车辆变形过程中三个阶段的平均加速度及变形量的曲线，即加速度-车辆变形量三阶波。其中，图6中的Honeycomb变形量表示可变形壁障压溃变形值，Engine Room变形量表示机舱压溃变形值，Dash Panel Intrusion变形量表示前围板侵入乘员舱的变形值。
S4，根据第一平均加速度、第二平均加速度和第三平均加速度判断目标研究车辆的车身结构是否满足预设的安全性能要求。
在本发明的一个实施例中，步骤S4具体包括：
S41，获取满足安全性能要求的车身结构所对应的第一加速度阈值、第二加速度阈值和第三加速度阈值。
其中，第一加速度阈值、第二加速度阈值和第三加速度阈值通过下述公式获取：
ah＝a％*16.1g/D1， (1)
ae＝b％*16.1g/D2， (2)
ad＝c％*16.1g/D3， (3)
其中，ah表示第一加速度阈值，ae表示第二加速度阈值，ad表示第三加速度阈值，a％、b％和c％分别表示碰撞过程中可变形壁障压溃变形阶段、机舱压溃变形阶段和前围板侵入乘员舱阶段对应的比例系数，a％、b％和c％的取值根据目标研究车辆的车型决定，g为重力加速度，D1为可变形壁障压溃变形值，D2为机舱压溃变形值，D3为前围板侵入乘员舱的变形值。
S42，如果第一平均加速度a1大于第一加速度阈值ah、且第二平均加速度a2大于第二加速度阈值ae、且第三平均加速度a3大于第三加速度阈值ad，则判断目标研究车辆的车身结构满足安全性能要求。
也就是说，当通过试验结果数据分析结果或者CAE计算数据分析结果得到三个阶段的加速度a1、a2和a3满足：a1≥ah、且a2≥ae、且a3≥ad时，即认为该目标研究车辆的车身结构是合理的车身结构，也就是满足安全性能要求。
下面对第一加速度阈值、第二加速度阈值和第三加速度阈值的获取过程进行详细说明。
依据能量公式牛顿第二定律F＝m*a(a为车辆碰撞蜂窝铝后的减速过程的加速度)以及做功公式W＝F*D(其中D就是此力的变形位移)，而依据能量守恒定律，车辆碰撞蜂窝铝的动能转化为车辆及蜂窝铝变形过程中的功。因此，存在E＝W，即
即两边消去车辆质量m后得到(相当于对车辆的单位质量来说)：
(式-1')。
根据(式-1')可得：
考虑车辆的单位质量能量E0，即(式-2')。又因为重力加速度g＝9.8m/s2，带入(式-2')分母中g，得到：(式-3')。
基于C-NCAP规定偏置碰试验速度为64km/h，即公式中的V＝17.78m/s，带入到(式-3')中，最终得到：E0＝16.1g。
车辆碰撞蜂窝铝的能量分解到车辆碰撞过程中，即为蜂窝铝变形阶段能量即Eh、机舱变形阶段能量Ee和前围板侵入过程能量Ed，也就是能量E0＝Eh+Ee+Ed，其中Eh：Ee：Ed＝a％：b％：c％(a％+b％+c％＝1)，此比例a％、b％、c％依据车辆的车型决定。
因此，Eh＝a％*E0，Ee＝b％*E0，Ed＝c％*E0。又因为从而得出此车型合理的三阶平均加速度分别为：
蜂窝铝变形阶段的第一加速度阈值为：ah＝Eh/D1＝a％*16.1g/D1；
机舱压溃变形阶段的第二加速度阈值为：ae＝Ee/D2＝b％*16.1g/D2；
前围板侵入乘员舱阶段的第三加速度阈值为：ad＝Ed/D3＝c％*16.1g/D3。
其中，D1为可变形壁障压溃变形值，D2为机舱压溃变形值，D3为前围板侵入乘员舱的变形值。
本发明实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，获取车辆偏置碰撞试验中目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，并根据加速度-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线，并获取车辆碰撞中三个变形阶段的变形量，然后根据加速度-车辆变形量历程曲线和三个变形阶段的变形量获取三个变形阶段对应的三个平均加速度，以及根据三个平均加速度判断车身结构是否满足预设的安全性能要求，在车辆早期开发设计阶段采用该方法，可以将车辆的车身结构碰撞安全性能做到合理的优化，节约了车辆的开发周期、节约了样车数量、降低了开发成本，还可以为后期乘员约束系统的匹配提供稳定合理的基础。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置。
图7是根据本发明一个实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置的方框示意图。如图7所示，本发明实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置，包括：试验数据获取模块10、变形值获取模块20、加速度获取模块30和分析模块40。
其中，试验数据获取模块10用于对目标研究车辆与可变形壁障进行偏置碰撞试验以获取碰撞过程中目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，并根据加速度-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线。
其中，目标研究车辆与可变形壁障的偏置碰撞试验参见前文实施例中的描述，在此不再赘述。
在本发明的一个实施例中，试验数据获取模块10通过加速度传感器检测目标研究车辆运动方向的加速度以获取目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，其中，加速度传感器设置在目标研究车辆的B柱根部。
具体地，偏置碰撞试验可以通过实体车辆进行，也可以通过CAE(Computer AidedEngineering，计算机辅助工程)仿真工具进行建模以模拟偏置碰撞试验。那么在偏置碰撞试验或有限元CAE分析前期会在车辆的B柱根部加装一个三向加速度传感器(在本发明的实施例中只讨论如图3所示的X向加速度，即目标研究车辆运动方向的加速度)。加速度传感器用于记录碰撞过程中目标研究车辆的加速度随时间的历程曲线，即加速度-时间历程曲线。
在本发明的一个实施例中，试验数据获取模块10具体用于：对加速度-时间历程曲线进行两次积分以获得车辆变形量-时间历程曲线，并根据加速度-时间历程曲线和车辆变形量-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线。
具体地，为了定量的分析车辆车身结构的碰撞安全性能，需要获得目标研究车辆(也就是试验车辆)的加速度与整体压溃变形的历程曲线。试验数据获取模块10对实体车辆试验或者有限元分析获得的加速度-时间历程曲线进行两次积分后获得车辆变形量-时间历程曲线，然后将原始的加速度-时间历程曲线的加速度提出来，同时将车辆变形量-时间历程曲线中的车辆变形量提取出来，将加速度值作为纵坐标、车辆变形量作为横坐标即可得到如图5所示的车辆典型的加速度-车辆变形量曲线。
变形值获取模块20用于获取目标研究车辆碰撞后的可变形壁障压溃变形值、机舱压溃变形值和前围板侵入乘员舱的变形值。
具体地，如图5所示，D1段为蜂窝铝压溃变形540mm，D2段为机舱压溃变形(即图4中的L1和L2相加之和)，D3段为前围板侵入乘员舱的变形量。其中，对于这个三个变形量D1、D2和D3，变形值获取模块20可以从试验后的试验车及有限元的CAE结果中测量到。
加速度获取模块30用于根据加速度-车辆变形量历程曲线、可变形壁障压溃变形值、机舱压溃变形值和前围板侵入乘员舱的变形值获取可变形壁障压溃变形值所对应的第一平均加速度、机舱压溃变形值所对应的第二平均加速度和前围板侵入乘员舱的变形值所对应的第三平均加速度。
在本发明的一个实施例中，加速度获取模块30具体用于：
获取加速度-车辆变形量历程曲线中可变形壁障压溃变形阶段所对应的第一段曲线，并对第一段曲线进行积分以获得第一积分值，以及根据第一积分值和可变形壁障压溃变形值计算第一平均加速度；
获取加速度-车辆变形量历程曲线中机舱压溃变形阶段所对应的第二段曲线，并对第二段曲线进行积分以获得第二积分值，以及根据第二积分值和机舱压溃变形值计算第二平均加速度；
获取加速度-车辆变形量历程曲线中前围板侵入乘员舱的变形阶段所对应的第三段曲线，并对第三段曲线进行积分以获得第三积分值，以及根据第三积分值和前围板侵入乘员舱的变形值计算第三平均加速度。
具体地，加速度获取模块30对图5中的车辆加速度-变形量曲线D1段积分，得出来的值再除以D1段的车辆变形量得出此区域的平均加速度记为a1；同理，可以求得D2段及D3段的平均加速度a2、a3，再结合车辆的变形量，即得出图6所示车辆变形过程中三个阶段的平均加速度及变形量的曲线，即加速度-车辆变形量三阶波。
分析模块40用于根据第一平均加速度、第二平均加速度和第三平均加速度判断目标研究车辆的车身结构是否满足预设的安全性能要求。
在本发明的一个实施例中，如图8所示，分析模块40包括：获取子模块41和判断子模块42。
其中，获取子模块41用于获取满足安全性能要求的车身结构所对应的第一加速度阈值、第二加速度阈值和第三加速度阈值。
其中，获取子模块41通过公式(1)、(2)和(3)获取第一加速度阈值、第二加速度阈值和第三加速度阈值。
判断子模块42用于在判断第一平均加速度a1大于第一加速度阈值ah、且第二平均加速度a2大于第二加速度阈值ae、且第三平均加速度a3大于第三加速度阈值ad时，判断目标研究车辆的车身结构满足安全性能要求。
也就是说，当通过试验结果数据分析结果或者CAE计算数据分析结果得到三个阶段的加速度a1、a2和a3满足：a1≥ah、且a2≥ae、且a3≥ad时，判断子模块42即判断该目标研究车辆的车身结构是合理的车身结构，也就是满足安全性能要求。
本发明实施例的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置，试验数据获取模块获取车辆偏置碰撞试验中目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，并根据加速度-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线，变形值获取模块获取车辆碰撞中三个变形阶段的变形量，加速度获取模块则根据加速度-车辆变形量历程曲线和三个变形阶段的变形量获取三个变形阶段对应的三个平均加速度，分析模块则根据三个平均加速度判断车身结构是否满足预设的安全性能要求，在车辆早期开发设计阶段应用该装置，可以将车辆的车身结构碰撞安全性能做到合理的优化，节约了车辆的开发周期、节约了样车数量、降低了开发成本，还可以为后期乘员约束系统的匹配提供稳定合理的基础。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对目标研究车辆与可变形壁障进行偏置碰撞试验以获取碰撞过程中所述目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，并根据所述加速度-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线；
获取所述目标研究车辆碰撞后的可变形壁障压溃变形值、机舱压溃变形值和前围板侵入乘员舱的变形值；
根据所述加速度-车辆变形量历程曲线、所述可变形壁障压溃变形值、所述机舱压溃变形值和所述前围板侵入乘员舱的变形值获取所述可变形壁障压溃变形值所对应的第一平均加速度、所述机舱压溃变形值所对应的第二平均加速度和所述前围板侵入乘员舱的变形值所对应的第三平均加速度；
根据所述第一平均加速度、所述第二平均加速度和所述第三平均加速度判断所述目标研究车辆的车身结构是否满足预设的安全性能要求。
2.如权利要求1所述的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，其特征在于，所述根据所述加速度-时间历程曲线获取所述加速度-车辆变形量曲线，具体包括：
对所述加速度-时间历程曲线进行两次积分以获得车辆变形量-时间历程曲线；
根据所述加速度-时间历程曲线和所述车辆变形量-时间历程曲线获取所述加速度-车辆变形量历程曲线。
3.如权利要求1所述的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，其特征在于，所述根据所述第一平均加速度、所述第二平均加速度和所述第三平均加速度判断所述目标研究车辆的车身结构是否满足预设的安全性能要求，具体包括：
获取满足所述安全性能要求的车身结构所对应的第一加速度阈值、第二加速度阈值和第三加速度阈值；
如果所述第一平均加速度大于所述第一加速度阈值、且所述第二平均加速度大于所述第二加速度阈值、且所述第三平均加速度大于所述第三加速度阈值，则判断所述目标研究车辆的车身结构满足所述安全性能要求。
4.如权利要求3所述的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，其特征在于，其中，所述目标研究车辆碰撞中的车身变形阶段包括可变形壁障压溃变形阶段、机舱压溃变形阶段和前围板侵入乘员舱的变形阶段，所述根据所述加速度-车辆变形量历程曲线、所述可变形壁障压溃变形值、所述机舱压溃变形值和所述前围板侵入乘员舱的变形值获取所述可变形壁障压溃变形值所对应的第一平均加速度、所述机舱压溃变形值所对应的第二平均加速度和所述前围板侵入乘员舱的变形值所对应的第三平均加速度，具体包括：
获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述可变形壁障压溃变形阶段所对应的第一段曲线，并对所述第一段曲线进行积分以获得第一积分值，以及根据所述第一积分值和所述可变形壁障压溃变形值计算所述第一平均加速度；
获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述机舱压溃变形阶段所对应的第二段曲线，并对所述第二段曲线进行积分以获得第二积分值，以及根据所述第二积分值和所述机舱压溃变形值计算所述第二平均加速度；
获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述前围板侵入乘员舱的变形阶段所对应的第三段曲线，并对所述第三段曲线进行积分以获得第三积分值，以及根据所述第三积分值和所述前围板侵入乘员舱的变形值计算所述第三平均加速度。
5.如权利要求3或4所述的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，其特征在于，所述第一加速度阈值、第二加速度阈值和第三加速度阈值通过下述公式获取：
ah＝a％*16.1g/D1，
ae＝b％*16.1g/D2，
ad＝c％*16.1g/D3，
其中，ah表示所述第一加速度阈值，ae表示所述第二加速度阈值，ad表示所述第三加速度阈值，a％、b％和c％分别表示碰撞过程中可变形壁障压溃变形阶段、机舱压溃变形阶段和前围板侵入乘员舱阶段对应的比例系数，a％、b％和c％的取值根据所述目标研究车辆的车型决定，g为重力加速度，D1为所述可变形壁障压溃变形值，D2为所述机舱压溃变形值，D3为所述前围板侵入乘员舱的变形值。
6.如权利要求1所述的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法，其特征在于，通过加速度传感器检测所述目标研究车辆运动方向的加速度以获取所述目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，其中，所述加速度传感器设置在所述目标研究车辆的B柱根部。
7.一种通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置，其特征在于，包括：
试验数据获取模块，用于对目标研究车辆与可变形壁障进行偏置碰撞试验以获取碰撞过程中所述目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，并根据所述加速度-时间历程曲线获取加速度-车辆变形量历程曲线；
变形值获取模块，用于获取所述目标研究车辆碰撞后的可变形壁障压溃变形值、机舱压溃变形值和前围板侵入乘员舱的变形值；
加速度获取模块，用于根据所述加速度-车辆变形量历程曲线、所述可变形壁障压溃变形值、所述机舱压溃变形值和所述前围板侵入乘员舱的变形值获取所述可变形壁障压溃变形值所对应的第一平均加速度、所述机舱压溃变形值所对应的第二平均加速度和所述前围板侵入乘员舱的变形值所对应的第三平均加速度；
分析模块，用于根据所述第一平均加速度、所述第二平均加速度和所述第三平均加速度判断所述目标研究车辆的车身结构是否满足预设的安全性能要求。
8.如权利要求7所述的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置，其特征在于，所述试验数据获取模块具体用于：
对所述加速度-时间历程曲线进行两次积分以获得车辆变形量-时间历程曲线，并根据所述加速度-时间历程曲线和所述车辆变形量-时间历程曲线获取所述加速度-车辆变形量历程曲线。
9.如权利要求7所述的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置，其特征在于，所述分析模块，包括：
获取子模块，用于获取满足所述安全性能要求的车身结构所对应的第一加速度阈值、第二加速度阈值和第三加速度阈值；
判断子模块，用于在判断所述第一平均加速度大于所述第一加速度阈值、且所述第二平均加速度大于所述第二加速度阈值、且所述第三平均加速度大于所述第三加速度阈值时，判断所述目标研究车辆的车身结构满足所述安全性能要求。
10.如权利要求9所述的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置，其特征在于，所述加速度获取模块，具体用于：
获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述可变形壁障压溃变形阶段所对应的第一段曲线，并对所述第一段曲线进行积分以获得第一积分值，以及根据所述第一积分值和所述可变形壁障压溃变形值计算所述第一平均加速度；
获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述机舱压溃变形阶段所对应的第二段曲线，并对所述第二段曲线进行积分以获得第二积分值，以及根据所述第二积分值和所述机舱压溃变形值计算所述第二平均加速度；
获取所述加速度-车辆变形量历程曲线中所述前围板侵入乘员舱的变形阶段所对应的第三段曲线，并对所述第三段曲线进行积分以获得第三积分值，以及根据所述第三积分值和所述前围板侵入乘员舱的变形值计算所述第三平均加速度。
11.如权利要求9或10所述的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置，其特征在于，所述获取子模块根据下述公式获取：
ah＝a％*16.1g/D1，
ae＝b％*16.1g/D2，
ad＝c％*16.1g/D3，
其中，ah表示所述第一加速度阈值，ae表示所述第二加速度阈值，ad表示所述第三加速度阈值，a％、b％和c％分别表示碰撞过程中可变形壁障压溃变形阶段、机舱压溃变形阶段和前围板侵入乘员舱阶段对应的比例系数，a％、b％和c％的取值根据所述目标研究车辆的车型决定，g为重力加速度，D1为所述可变形壁障压溃变形值，D2为所述机舱压溃变形值，D3为所述前围板侵入乘员舱的变形值。
12.如权利要求7所述的通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的装置，其特征在于，所述试验数据获取模块通过加速度传感器检测所述目标研究车辆运动方向的加速度以获取所述目标研究车辆的加速度-时间历程曲线，其中，所述加速度传感器设置在所述目标研究车辆的B柱根部。
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