CN110361200B - 一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现与参数获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现方法，包括步骤1：将试验台车和柱台车同轴间隔设置在测试轨道上，且所述柱台车位于台车活塞作动器与所述试验台车之间，在所述试验台车上安装有试验车辆，且试验车辆内放置有假人，在靠近所述试验台车的柱台车一侧垂直设置有碰撞柱；步骤2：将所述柱台车与台车活塞作动器固连，且所述柱台车和试验台车间隔设置，利用所述台车活塞作动器对所述柱台车进行加速；步骤3：碰撞过程中，活塞作动器为柱台车持续输入能量保持其恒速至碰撞结束，采集并获取假人伤害值。本发明还提供一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现的参数获取方法，提高侧面柱碰撞台车试验精度。

Description

一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现与参数获取方法

技术领域

本发明涉及汽车碰撞试验技术领域，更具体的是，本发明涉及一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现与参数提取方法。

背景技术

实车碰撞试验是验证汽车安全性能最直接有效的测试分析方法，但因车用零部件种类繁多，若开发阶段动辄使用实车碰撞测试进行产品验证，则必然造成开发成本昂贵、开发周期过长的问题，因而发展出台车碰撞技术，其主要通过复现实车碰撞所产生的惯性加速度来模拟实车碰撞工况，目前台车碰撞试验已成为重要的汽车安全测试开发手段，它能够有效缩短开发周期，降低开发成本。

目前，正面碰撞台车试验的试验方法及手段已经相当成熟，且广泛应用，但是侧面柱碰撞台车试验由于其碰撞过程相对复杂，控制方法并不成熟，因此在行业内应用较少。主要问题在于：常规的台车试验只能模拟汽车在碰撞中的车体加速度，而无法复现车身变形量。在正面碰撞中，车身变形量集中于车辆前端结构及发动机舱，乘员舱几乎没有变形，造成乘员伤害的主要因素就是车身加速度，所以这对于台车正面碰撞试验不是问题；而在侧面柱碰撞中，车门受碰撞挤压，侵入乘员舱，乘员伤害由加速度和侵入量双重因素造成，因此侧面柱碰撞台车试验必须同时模拟车体加速度及车身变形量。而目前台车试验设备并不具备模拟变形量的功能，需要采取一定的技术手段加以实现。随着汽车安全技术的提升及相关标准法规的要求，侧面柱碰撞台车试验的需求越来越高，但技术方法并不成熟。

发明内容

本发明的一个目的是设计开发了一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现方法，根据工况等效，能够复现侧柱碰中的变形过程及车门侵入速度，操作简单方便。

本发明的另一个目的是设计开发了一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现的参数获取方法，提高侧面柱碰撞台车试验精度，使得侧面柱碰撞台车试验结果可以高精度地模拟与侧面柱碰撞实车试验，从而提高测试效率、缩短开发周期。

本发明提供的技术方案为：

一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现方法，包括如下步骤：

步骤1：将试验台车和柱台车同轴间隔设置在测试轨道上，且所述柱台车位于台车活塞作动器与所述试验台车之间，在所述试验台车上安装有试验车辆，且试验车辆内放置有假人，在靠近所述试验台车的柱台车一侧垂直设置有碰撞柱；

其中，将所述柱台车与台车活塞作动器固连，且所述碰撞柱的碰撞端面与靠近试验样品一侧在测试轨道方向距离L满足：

步骤2：利用所述台车活塞作动器对所述柱台车进行加速使所述柱台车和所述试验样品接近并发生碰撞；

其中，所述加速过程中的加速度波形输入函数为：

式中，

为加速度波形函数，A为波形峰值，T为波形周期；

所述波形峰值和波形周期满足：

式中，V₀为碰撞试验的碰撞速度，A_max为台车活塞作动器的最大加速度能力，D_max为台车活塞作动器的活塞最大推出量，T_end为碰撞结束时间。

步骤3：碰撞柱与样品接触并发生碰撞过程，碰撞过程中台车活塞不断推动柱台车保持其恒速，输入加速度为：

Input(t)＝0，(0≤t≤T_end)

获取试验车身内碰撞假人伤害值。

优选的是，其特征在于，

所述试验台车和试验车辆的总配重等于侧面柱碰撞实车试验中车辆试验质量M。

一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现的参数获取方法，包括如下步骤：

步骤1：根据侧面柱碰撞实车试验结果获取基础参数：实车碰撞的试验车辆质量M，碰撞速度V₀和车身碰撞加速度波形函数a(t),(0≤t≤T_end)；其中0时刻(t＝0)为碰撞初始时刻；结束时刻T_end为碰撞结束时刻。

获取碰撞结束时刻的车身速度：

步骤2：令柱台车加速起始时刻为-T且起始速度V_p(-T)＝0，根据台车活塞作动器的加速度波形输入函数Input(t)，获取柱台车的速度函数V_p(t)：

其中，所述台车活塞作动器的加速度波形输入函数为：

式中，

为加速度波形函数，A为波形峰值，T为波形周期。

步骤3：令柱台车加速起始时刻柱台车的位移D_p(-T)＝0，根据柱台车的速度函数获取柱台车位移函数D_p(t)：

步骤4：碰撞过程中，柱台车保持恒速，则其位移函数：

步骤5：令A<A_max，且V_p(0)＝V₀，且D_p(T_end)<D_max，确定一组波形峰值和波形周期，

其中，A_max为台车活塞作动器的最大加速度能力，D_max为台车活塞作动器的活塞最大推出量。

本发明所述的有益效果：

(1)本发明设计开发的模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现方法，能够复现侧碰中的变形过程及车门侵入速度，操作简单方便。

(2)本发明设计开发的模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现的参数获取方法，能够提高侧面柱碰撞台车试验精度，使得侧面柱碰撞台车试验结果可以高精度地模拟与侧面柱碰撞实车试验，从而提高测试效率、缩短开发周期。

附图说明

图1为本发明所述台车侧面柱碰撞示意图。

图2为本发明所述实车侧面柱碰撞车身加速度和速度曲线图。

图3为本发明实施例所述碰撞系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明采用双台车Sled after Sled方式，两个台车前后布置在台车设备轨道上，具有沿轨道方向的单自由度运动方式，如图1所示。

步骤1：试验台车位于柱台车之后，其上安装测试样品及配重，试验车身之内安装侧面碰撞试验假人及相关测试设备，试验台车配重量应使该台车总体运动质量为侧面柱碰撞实车试验车辆的试验重量M。

柱台车位于台车试验设备活塞作动器与试验台车之间，柱台车上安装符合测试标准要求的刚性碰撞柱及配重，在垂直于台车运动轨道方向上，调节碰撞柱安装位置，保证碰撞柱轴线与车身碰撞线对齐。

试验初始位置将柱台车与台车活塞作动器固连，试验台车与柱台车保持一定距离，保证碰撞柱碰撞端面与车身碰撞线沿轨道方向距离为

步骤2：利用台车试验设备对柱台车进行加速，精确控制其加速波形和速度，加速波形函数为

式中，A为波形峰值，T为波形周期；所述的波形峰值和波形周期满足：

式中，V₀为碰撞试验的碰撞速度，A_max为台车活塞作动器的最大加速度能力，D_max为台车活塞作动器的活塞最大推出量，T_end为碰撞结束时间。

步骤3：碰撞柱与样品接触并发生碰撞过程，碰撞过程中台车活塞不断推动柱台车保持其恒速，输入加速度为：

Input(t)＝0，(0≤t≤T_end)

获取试验车身内碰撞假人伤害值(包括假人头部、胸部三向加速度及头部位移)。

本发明设计开发的模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现方法，能够复现侧碰中的变形过程及车门侵入速度，操作简单方便。

通过将柱台车加速至某一碰撞速度后，撞击静止的试验台车，从而模拟实车侧面柱碰撞的情况。因为实车侧柱碰是一个有限质量(汽车)撞击在无限质量(柱壁障)的过程，而台车侧柱碰过程中，活塞作动器不断推动柱台车，保持其恒速，因此柱台车等效为无限质量。为了保证台车碰撞中具有相同的运动过程，才能使台车试验高精度模拟实车试验过程。

因此，本发明提供一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现的参数获取方法(即上述方法中涉及到的参数)，包括如下步骤：

步骤1：侧面柱碰撞台车试验应具有与侧面柱碰撞实车试验类比性，首先从侧面柱碰撞实车试验结果提取基础参数：实车碰撞的试验车辆质量M，碰撞速度V₀和车身碰撞加速度波形函数a(t),(0≤t≤T_end)，如图2所示，以车辆接近碰撞柱方向为正方向。其中0时刻(t＝0)为碰撞初始时刻；结束时刻T_end为碰撞结束时刻。

对加速度波形进行一次积分，边界条件V(0)＝V₀，可得速度曲线

令波形结束时刻车身速度为V_end，则

步骤2：令柱台车加速起始时刻为-T且起始速度V_p(-T)＝0，根据台车活塞作动器的加速度波形输入函数Input(t)，获取柱台车的速度函数V_p(t)：

其中，所述台车活塞作动器的加速度波形输入函数为：

式中，

为加速度波形函数，A为波形峰值，T为波形周期。

步骤3：令柱台车加速起始时刻柱台车的位移D_p(-T)＝0，根据柱台车的速度函数获取柱台车位移函数D_p(t)：

步骤4：碰撞过程中，柱台车保持恒速，则其位移函数：

步骤5：令A<A_max，且V_p(0)＝V₀，且D_p(T_end)<D_max，确定一组波形峰值和波形周期，

其中，A_max为台车活塞作动器的最大加速度能力，D_max为台车活塞作动器的活塞最大推出量。

实施例

试验系统分为两部分，试验台车和柱台车，柱台车与台车活塞作动器固连，如图3所示。试验台车与柱台车间隔放置，碰撞柱端面与试验样品间隔距离为L。试验台车总质量配重至M。

利用台车活塞作动器对柱台车进行加速，使碰撞柱与试验样品接近并发生碰撞，活塞作动器的加速度波形输入函数为

(-T<t<0)。

碰撞柱与车身接触并发生碰撞，碰撞过程中台车活塞不断推动柱台车保持其恒速，输入加速度为：Input(t)＝0，(0≤t≤T_end)，获取试验车身内碰撞假人伤害值。

上述参数的获取方法如下：

首先提取侧柱碰撞实车试验参数：

台车试验参数的计算：

为使侧面柱碰撞台车试验高精度模拟实车试验，另柱台车在碰撞0时刻初始速度：V_p(0)＝V₀＝8m/s。

根据波形峰值和波形周期约束条件：

本例中A_max＝800m/s²，D_max＝1.7m，因此选取T＝0.05s，A＝251.3m/s²,台车输入波形为：

为使碰撞0时刻，柱台车与样品开始接触，因此碰撞柱和试验台车初始间距L＝D_p(0)，解得：

由于试验中，仅控制柱台车的运动状态恒速，而试验台车受柱台车碰撞，运动状态由碰撞部位的吸能特性决定，不受附加控制。

实车碰撞中，车辆的运动状态也是由吸能特性决定的，因此该台车方法理论上可以获得与实车相同的碰撞效果。

本发明设计开发的模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现的参数获取方法，能够提高侧面柱碰撞台车试验精度，使得侧面柱碰撞台车试验结果可以高精度地模拟与侧面柱碰撞实车试验，从而提高测试效率、缩短开发周期。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将试验台车和柱台车同轴间隔设置在测试轨道上，且所述柱台车位于台车活塞作动器与所述试验台车之间，在所述试验台车上安装有试验车辆，且试验车辆内放置有假人，在靠近所述试验台车的柱台车一侧垂直设置有碰撞柱；

其中，将所述柱台车与台车活塞作动器固连，且所述碰撞柱的碰撞端面与靠近试验样品一侧在测试轨道方向距离L满足：

步骤2：利用所述台车活塞作动器对所述柱台车进行加速使所述柱台车和所述试验样品接近并发生碰撞；

其中，所述加速过程中的加速度波形输入函数为：

式中，

为加速度波形函数，A为波形峰值，T为波形周期；

所述波形峰值和波形周期满足：

式中，V₀为碰撞试验的碰撞速度，A_max为台车活塞作动器的最大加速度能力，D_max为台车活塞作动器的活塞最大推出量，T_end为碰撞结束时间；

步骤3：碰撞柱与样品接触并发生碰撞过程，碰撞过程中台车活塞不断推动柱台车保持其恒速，输入加速度为：

Input(t)＝0，(0≤t≤T_end)

获取试验车身内碰撞假人伤害值。

2.如权利要求1所述的模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现方法，其特征在于，

所述试验台车和试验样品车辆的总配重等于侧面柱碰撞实车试验中车辆试验质量M。

3.一种模拟汽车侧面柱碰撞的台车实现的参数获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：根据侧面柱碰撞实车试验结果获取基础参数：实车碰撞的试验车辆质量M，碰撞速度V₀和车身碰撞加速度波形函数a(t),(0≤t≤T_end)；其中0时刻(t＝0)为碰撞初始时刻；结束时刻T_end为碰撞结束时间；

获取碰撞结束时刻的车身速度：

式中，V_end为碰撞结束速度；

步骤2：令柱台车加速起始时刻为-T且起始速度V_p(-T)＝0，根据台车活塞作动器的加速度波形输入函数Input(t)，获取柱台车的速度函数V_p(t)：

其中，所述台车活塞作动器的加速度波形输入函数为：

式中，

为加速度波形函数，A为波形峰值，T为波形周期；

步骤3：令柱台车加速起始时刻柱台车的位移D_p(-T)＝0，根据柱台车的速度函数获取柱台车位移函数：

式中，D_p(t)为柱台车位移函数；

步骤4：碰撞过程中，柱台车保持恒速，则其位移函数：

步骤5：令A<A_max，且V_p(0)＝V₀，且D_p(T_end)<D_max，确定波形峰值和波形周期，

其中，A_max为台车活塞作动器的最大加速度能力，D_max为台车活塞作动器的活塞最大推出量。

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