CN107328584B - 一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法，对车辆进行FWRB碰撞测试，试验为100％正面碰撞,车辆碰撞速度50km/h，运用测力墙釆集车身前端的撞击力，测力墙最下端测力单元的离地高度为80mm；将80mm‑205mm高度区间上的X方向载荷定义为F1，205mm‑330mm区间为F2，330mm‑455mm区间为F3，455mm‑580mm区间为F4；本发明所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法，配合检测碰撞作用力平均高度和碰撞作用力两种指标进行综合判断，可对车辆前端碰撞结构兼容性进行快速准确的判断，具有判断速度快、结果准确、应用范围广等特点。

Description

一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法

技术领域

本发明属于车辆安全性能检测领域，尤其是涉及一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法。

背景技术

近年来车辆被动安全研究主要集中在单车乘员保护方面，车辆间的相互攻击性研究甚少，甚至被忽略。然而根据道路交通事故统计，车与车之间的交通事故发生的概率远高于单车事故及其它类型的事故；同时由于碰撞双方车辆的质量、刚度以及几何外形的巨大差异，导致在该类型碰撞事故中弱势方的乘员死伤概率较大。产生这一问题的根源在于，目前对车辆生产研发缺乏碰撞兼容性的技术约束，使得汽车厂家在设计过程中更多关注自身乘员的保护，而忽略了对方车辆乘员的保护。

车辆兼容性主要涵盖车辆的耐撞性及攻击性。随着车辆自身乘员保护技术的日臻成熟，在目前阶段，应加强车辆攻击性方面的研究，而车辆的前端刚度及结构外形对车辆碰撞兼容性有着重要的影响。

在现有技术条件下，对于车辆前端碰撞结构评价方法始于自上世纪90年代中期。当时，NHTSA在固定障碍壁上安装了4×8个载荷测量单元，来检测车辆在车对车碰撞中的兼容性，并且以车辆碰撞变形量为50mm时的作用力、作用力中心高度AHOF(average heightof force)和不同变形量下的线性刚度作为建议指标，用来衡量车辆的攻击性。在后续的技术发展中，M.K.Verma等人研究发现，利用碰撞时汽车前端结构表面作用力的高度或平均高度的方法来评价兼容性时，受测力墙载荷测力单元精度影响，测量数据存在误差。ThomasJ.Trella研究了利用MDB来测试碰撞过程中车辆变形与碰撞作用力之间的关系，用以评价车辆在碰撞过程中的攻击性和兼容性。K.Digges,A.Eigen指出在MDB试验中，可以用车辆前部车身压溃变形375mm时的车辆与障碍壁之间的作用力及车身刚度作为指标来衡量车辆的攻击性和兼容性。Dietmar K.Haenchen通过几种试验方法的分析来评价兼容性，重点集中在对车辆结构的之间的相互作用的评价上，各种方法均存在应用范围和测量精度方面的缺陷，尚未有一种试验方法能全面评价车辆的兼容性。

因此，对于车辆前端碰撞结构的评价，本发明提出了一种新型采用碰撞作用力平均高度和碰撞作用力两种指标的组合式评价方法。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法，配合使用碰撞作用力平均高度和碰撞作用力两种指标进行综合判断，可对车辆前端碰撞结构兼容性进行快速准确的判断。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法，包括：

步骤1：识别车辆前端吸能结构形式：分别测量主吸能结构PEAS及次吸能结构SEAS的分布高度，对于PEAS结构，确认结构高度与406mm-508mm高度581区域的高度关系；对于SEAS结构，确认SEAS结构及SEAS结构的下缘高度是否分布在406mm-508mm高度581区域内，进行相应的结果记录；

步骤2：车辆进行FWRB碰撞测试，试验为100％正面碰撞,车辆碰撞速度50km/h，运用测力墙釆集车身前端的撞击力，测力墙最下端测力单元的离地高度为80mm；将80mm-205mm高度区间上的X方向载荷定义为F1，205mm-330mm区间为F2，330mm-455mm区间为F3，455mm-580mm区间为F4；

当所述测力墙上总体碰撞力达到200N时，如果发动机上的加速度值A_ENG＜50g，则确定最大的F3值和F4值；若同时满足F3+F4≥(100kN-LR)、F4≥35kN、F3≥(35kN-LR)，其中LR＝Min[(F2+F1-25kN)；35kN],当(F2+F1-25kN)值小于0时，(F2+F1-25kN)值取0；则符合车辆前端碰撞兼容性要求，若不符合条件，则进行步骤3中的AHOF₄₀₀值计算,其中LR代表限值缩减；

当测力墙上总体碰撞力达到200N时，如果发动机上的加速度值A_ENG≥50g，则确定发动机上加速度A_ENG值达到50g的时刻点t_ENG50及t_ENG50时刻的总体碰撞力F_TENG50值、F3区域撞击力F3_ENG50值和F4区域撞击力F4_ENG50值；若同时满足F4_ENG50+F3_ENG50≥(100/200)F_TENG50、F4_ENG50≥(35/200)F_TENG50、F3_ENG50≥(35/200)F_TENG50；则符合车辆前端碰撞兼容性要求，若不符合条件，则进行步骤3中的AHOF₄₀₀值计算；

步骤3：计算撞击力高度HOF(t),即是在任意时刻t，将测力墙所有测力单元记录的各个撞击力等效合成为一个作用于测力墙撞击面上的集中力，这个集中力的作用点距离地面的高度为撞击力高度为HOF；进一步计算撞击力平均高度AHOF(t)，即是撞击力高度HOF(t)在时间历程0～t上的平均值；

AHOF₄₀₀是车辆碰撞时位移25mm到400mm范围内的AHOF评价指标，当AHOF₄₀₀值小于或等于581区域上限值508mm时，则不符合车辆前端碰撞兼容性要求；当AHOF₄₀₀值大于581区域上限值508mm时，则进行步骤4中的SEAS结构及SEAS结构的下缘高度是否分布在581区域内的判断；

步骤4：根据步骤1中的结果记录，当SEAS结构及SEAS结构的下缘高度不分布在581区域内时，则不符合车辆前端碰撞兼容性要求；当SEAS结构及SEAS结构的下缘高度分布在581区域内时，则进行步骤5中保险护栏壁障ORB附加试验；

步骤5：ORB测试中，首先在保险护栏壁障的表面安装测力单元，将保险护栏壁障顶端调整到581区域内，位于车辆PEAS部件下方的位置；在车辆B柱位置安装加速度传感器，通过加速度信号积分来计算碰撞过程中车身向前的位移量；进一步在试验中，车辆以速度40km/h的速度正面撞击保险护栏壁障，当车辆向前位移达到400mm时，保险护栏壁障上碰撞力大于或等于100KN时，则符合车辆前端碰撞兼容性要求；当车辆向前位移达到400mm时，保险护栏壁障上碰撞力小于100KN时，则不符合车辆前端碰撞兼容性要求。

进一步的，在步骤2中：运用测力墙釆集车身前端的撞击力时，测力墙采用了128块125×125mm尺寸设有测力传感器的测力单元。

进一步的，HOF(t)及AHOF(t)计算公式如下:

其中AHOF(t)为t时刻的撞击力平均高度；HOF(t)为t时刻的撞击力高度；F_i(t)为第i块测力单元t时刻所记录的撞击力；Hi为第i块测力单元撞击面的几何中心距离地面的高度；N为试验时测力墙所包含的测力单元块数。

相对于现有技术，本发明所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法，具有以下优势：

本发明所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法，配合使用碰撞作用力平均高度和碰撞作用力两种指标进行综合判断，可对车辆前端碰撞结构兼容性进行快速准确的判断，具有判断速度快、结果准确、应用范围广等特点。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法步骤示意图；

图2为本发明实施例所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法581区域第一示意图；

图3为本发明实施例所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法581区域第二示意图；

图4为本发明实施例所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法测力墙示意图；

图5为本发明实施例所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法测力墙第二示意图；

图6为本发明实施例所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法FWRB碰撞测试示意图；

图7为本发明实施例所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法HOF示意图；

图8为本发明实施例所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法AHOF₄₀₀示意图；

图9为本发明实施例所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法ORB测试示意图。

附图标记说明：

1-PEAS；2-SEAS；3-581区域；4-测力墙。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法，包括：

步骤1：如图1-3所示，识别车辆前端吸能结构形式：分别测量主吸能结构PEAS1及次吸能结构SEAS2的分布高度，对于PEAS1结构，确认结构高度与406mm-508mm高度581区域3的高度关系；对于SEAS2结构，确认SEAS2结构及SEAS2结构的下缘高度是否分布在406mm-508mm高度581区域3内，进行相应的结果记录；

步骤2：如图1-6所示，车辆进行FWRB碰撞测试，试验为100％正面碰撞,车辆碰撞速度50km/h，运用测力墙4釆集车身前端的撞击力，测力墙4最下端测力单元的离地高度为80mm；将80mm-205mm高度区间上的X方向载荷定义为F1，205mm-330mm区间为F2，330mm-455mm区间为F3，455mm-580mm区间为F4；

当所述测力墙4上总体碰撞力达到200N时，如果发动机上的加速度值A_ENG＜50g，则确定最大的F3值和F4值；若同时满足F3+F4≥(100kN-LR)、F4≥35kN、F3≥(35kN-LR)，其中LR＝Min[(F2+F1-25kN)；35kN],当(F2+F1-25kN)值小于0时，(F2+F1-25kN)值取0；则符合车辆前端碰撞兼容性要求，若不符合条件，则进行步骤3中的AHOF₄₀₀值计算,其中LR代表限值缩减；

当测力墙4上总体碰撞力达到200N时，如果发动机上的加速度值A_ENG≥50g，则确定发动机上加速度A_ENG值达到50g的时刻点t_ENG50及t_ENG50时刻的总体碰撞力F_TENG50值、F3区域撞击力F3_ENG50值和F4区域撞击力F4_ENG50值；若同时满足F4_ENG50+F3_ENG50≥(100/200)F_TENG50、F4_ENG50≥(35/200)F_TENG50、F3_ENG50≥(35/200)F_TENG50；则符合车辆前端碰撞兼容性要求，若不符合条件，则进行步骤3中的AHOF₄₀₀值计算；

步骤3：如图1-8所示，计算撞击力高度HOF(t),即是在任意时刻t，将测力墙4所有测力单元记录的各个撞击力等效合成为一个作用于测力墙4撞击面上的集中力，这个集中力的作用点距离地面的高度为撞击力高度为HOF；进一步计算撞击力平均高度AHOF(t)，即是撞击力高度HOF(t)在时间历程0～t上的平均值；

AHOF₄₀₀是车辆碰撞时位移25mm到400mm范围内的AHOF评价指标，当AHOF₄₀₀值小于或等于581区域3上限值508mm时，则不符合车辆前端碰撞兼容性要求；当AHOF₄₀₀值大于581区域3上限值508mm时，则进行步骤4中的SEAS2结构及SEAS2结构的下缘高度是否分布在581区域3内的判断；

步骤4：如图1-9所示，根据步骤1中的结果记录，当SEAS2结构及SEAS2结构的下缘高度不分布在581区域3内时，则不符合车辆前端碰撞兼容性要求；当SEAS2结构及SEAS2结构的下缘高度分布在581区域3内时，则进行步骤5中保险护栏壁障ORB附加试验；

步骤5：如图1及图9所示，在ORB测试中，首先在保险护栏壁障的表面安装测力单元，将保险护栏壁障顶端调整到581区域3内，位于车辆PEAS1部件下方的位置；在车辆B柱位置安装加速度传感器，通过加速度信号积分来计算碰撞过程中车身向前的位移量；进一步在试验中，车辆以速度40km/h的速度正面撞击保险护栏壁障，当车辆向前位移达到400mm时，保险护栏壁障上碰撞力大于或等于100KN时，则符合车辆前端碰撞兼容性要求；当车辆向前位移达到400mm时，保险护栏壁障上碰撞力小于100KN时，则不符合车辆前端碰撞兼容性要求。

在步骤2中：如图4-5所示，运用测力墙4釆集车身前端的撞击力时，测力墙4采用了128块125×125mm尺寸设有测力传感器的测力单元。

如图1-9所示，HOF(t)及AHOF(t)计算公式如下:

其中AHOF(t)为t时刻的撞击力平均高度；HOF(t)为t时刻的撞击力高度；F_i(t)为第i块测力单元t时刻所记录的撞击力；Hi为第i块测力单元撞击面的几何中心距离地面的高度；N为试验时测力墙所包含的测力单元块数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法，其特征在于：包括：

步骤1：识别车辆前端吸能结构形式：分别测量主吸能结构PEAS(1)及次吸能结构SEAS(2)的分布高度，对于所述PEAS(1)结构，确认所述PEAS(1)结构高度与406mm-508mm高度581区域(3)的高度关系；对于所述SEAS(2)结构，确认所述SEAS(2)结构及所述SEAS(2)结构的下缘高度是否分布在406mm-508mm高度所述581区域(3)内，进行相应的结果记录；

步骤2：车辆进行FWRB碰撞测试，试验为100％正面碰撞,车辆碰撞速度50km/h，运用测力墙(4)釆集车身前端的撞击力，所述测力墙(4)最下端测力单元的离地高度为80mm；将80mm-205mm高度区间上的X方向载荷定义为F1，205mm-330mm区间为F2，330mm-455mm区间为F3，455mm-580mm区间为F4；

当所述测力墙(4)上总体碰撞力达到200N时，如果发动机上的加速度值A_ENG＜50g，则确定最大的F3值和F4值；若同时满足F3+F4≥(100kN-LR)、F4≥35kN、F3≥(35kN-LR)，其中LR＝Min[(F2+F1-25kN)；35kN],当(F2+F1-25kN)值小于0时，(F2+F1-25kN)值取0；则符合车辆前端碰撞兼容性要求，若不符合条件，则进行步骤3中的AHOF₄₀₀值计算,其中LR代表限值缩减；

当所述测力墙(4)上总体碰撞力达到200N时，如果发动机上的加速度值A_ENG≥50g，则确定发动机上加速度A_ENG值达到50g的时刻点t_ENG50及t_ENG50时刻的总体碰撞力F_TENG50值、F3区域撞击力F3_ENG50值和F4区域撞击力F4_ENG50值；若同时满足F4_ENG50+F3_ENG50≥(100/200)F_TENG50、F4_ENG50≥(35/200)F_TENG50、F3_ENG50≥(35/200)F_TENG50，则符合车辆前端碰撞兼容性要求，若不符合条件，则进行步骤3中的AHOF₄₀₀值计算；

步骤3：计算撞击力高度HOF(t),即是在任意时刻t，将所述测力墙(4)所有测力单元记录的各个撞击力等效合成为一个作用于所述测力墙(4)撞击面上的集中力，这个集中力的作用点距离地面的高度为撞击力高度记为HOF；进一步计算撞击力平均高度AHOF(t)，即是撞击力高度HOF(t)在时间历程0～t上的平均值；

AHOF₄₀₀是车辆碰撞时位移25mm到400mm范围内的AHOF评价指标，当AHOF₄₀₀值小于或等于所述581区域(3)上限值508mm时，则不符合车辆前端碰撞兼容性要求；当AHOF₄₀₀值大于所述581区域(3)上限值508mm时，则进行步骤4中的所述SEAS(2)结构及所述SEAS(2)结构的下缘高度是否分布在所述581区域(3)内的判断；

步骤4：根据步骤1中的结果记录，当所述SEAS(2)结构及所述SEAS(2)结构的下缘高度不分布在所述581区域(3)内时，则不符合车辆前端碰撞兼容性要求；当所述SEAS(2)结构及所述SEAS(2)结构的下缘高度分布在所述581区域(3)内时，则进行步骤5中保险护栏壁障ORB附加试验；

步骤5：在ORB测试中，首先在保险护栏壁障的表面安装测力单元，将保险护栏壁障顶端调整到所述581区域(3)内，位于车辆所述PEAS(1)部件下方的位置；在车辆B柱位置安装加速度传感器，通过加速度信号积分来计算碰撞过程中车身向前的位移量；进一步在试验中，车辆以速度40km/h的速度正面撞击保险护栏壁障，当车辆向前位移达到400mm时，保险护栏壁障上碰撞力大于或等于100KN时，则符合车辆前端碰撞兼容性要求；当车辆向前位移达到400mm时，保险护栏壁障上碰撞力小于100KN时，则不符合车辆前端碰撞兼容性要求。

2.根据权利要求1所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法，其特征在于：在步骤2中：运用所述测力墙(4)釆集车身前端的撞击力时，所述测力墙(4)采用了128块125×125mm尺寸设有测力传感器的测力单元。

3.根据权利要求2所述的一种用于检测车辆前端碰撞结构兼容性的方法，其特征在于：HOF(t)及AHOF(t)计算公式如下:

其中AHOF(t)为t时刻的撞击力平均高度；HOF(t)为t时刻的撞击力高度；F_i(t)为第i块测力单元t时刻所记录的撞击力；Hi为第i块测力单元撞击面的几何中心距离地面的高度；N为试验时测力墙所包含的测力单元块数。