CN110823587B - 侧面碰撞的台车试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种侧面碰撞的台车试验方法，包括以下步骤：S1、进行整车侧面碰撞试验；S2、构建整车仿真模型进行整车仿真分析，将整车仿真分析的结果与整车侧面碰撞试验的结果对标，若不一致，则调整试验侵入速度后再进行整车仿真分析，直到一致；若一致，则进入S3；S3、台车仿真模型分析，将台车仿真的结果与整车仿真的结果对标，若一致，则进入S4，若不一致，则调整等效加速度曲线和旋转角度，直到一致；S4、制作侧碰台车，进行台车试验验证。本发明能够达到加速度和旋转角度的精准输入，提升了模拟精度，降低了试验费用。

Description

侧面碰撞的台车试验方法
技术领域
本发明属于汽车碰撞安全技术领域，具体涉及一种侧面碰撞的台车试验方法。
背景技术
侧面碰撞为汽车碰撞事故中的典型工况，其占碰撞事故的35%左右。全球各国均对侧面碰撞事故制定了标准，一般采用可变性移动壁障（MDB）作为子弹车辆来撞击被测试目标车辆。可变性移动壁障（MDB）的重量一般在950kg到1500kg；撞击速度一般在50km/h到55km/h；前端为蜂窝铝结构用于模拟可变性的车辆前机舱。每次整车侧面碰撞试验会消耗一块可变形蜂窝铝以及一台整车，费用一般在20万/次。为达到较好的乘员保护效果需要多轮整车侧面碰撞试验优化，费用昂贵。
行业内一般采用侧面台车的方式能有效降低开发成本和周期。但由于侧面碰撞有各部位侵入速度不一致和加速度震荡大的特点。目前传统侧面台车不能很好地模拟各部位侵入速度不一致和加速度信号。模拟侧碰加速度信号需要把加速度信号进行等效处理。一般直接由设备加工程师经验直接等效，往往模拟进度较差且需要反复调试，耽误项目进度。其次要模拟各部位不同的侵入情况往往需要非常复杂的机构和算法。现有模拟不同的侵入情况有两种，一种采用在台车上额外增加两个以上的毫米级液压缸，设备较为昂贵；另一种是用多连杆吸能导向机构，机械结构复杂且每次都需要消耗吸能块，在试验成本上也较为昂贵。
因此，有必要开发一种侧面碰撞的台车试验方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种侧面碰撞的台车试验方法，能达到加速度和旋转角度的精准输入，能提升模拟精度，降低试验费用。
本发明所述的一种侧面碰撞的台车试验方法，包括以下步骤：
S1、进行整车侧面碰撞试验，获得整车加速度曲线和第一肋骨压缩伤害曲线；
S2、构建整车仿真模型进行整车仿真分析，得到第二假人肋骨压缩伤害曲线，其中，整车仿真模型包含白车身、底盘、车门内饰、座椅、气囊和碰撞假人；
将整车仿真分析的结果与整车侧面碰撞试验的结果对标，若第二假人肋骨压缩伤害曲线和第一肋骨压缩伤害曲线不一致，则调整试验侵入速度后再进行整车仿真分析，直到第二假人肋骨压缩伤害曲线和第一肋骨压缩伤害曲线一致；若一致，则进入S3；
S3，对侧围进行钢化处理搭建侧碰台车仿真模型，根据假人肋骨对应区域选择B柱中部的加速度作为基准加速度，保证位移在假人伤害峰值时刻及气囊充满时刻和选定的基准加速度二次积分得到位移一致，获得等效的二阶加速度方波，将等效的二阶加速度方波作为等效加速度曲线加载到侧碰台车仿真模型中进行仿真分析，得到第三假人肋骨压缩伤害曲线；将侧碰台车仿真模型分析的结果与整车仿真模型分析的结果进行对标，若第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线不一致，则调整等效加速度曲线和旋转角度后再进行侧碰台车仿真模型分析，直到第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线一致，若一致，则输出最优的等效加速度曲线和旋转角度；
S4、制作侧碰台车，加载最优的等效加速度曲线和旋转角度进行台车试验验证。
进一步，所述S1具体为，按照开发目标工况进行整车侧面碰撞试验，记录假人定位信息，测量车体B柱、车门对应假人头、肩、胸、腹、盆骨区域以及座椅安装点的加速度信息，并测量假人的第一肋骨压缩伤害曲线。
进一步，所述S2中：构建整车仿真模型，根据步骤1中所记录的假人定位信息定位整车仿真模型中的假人姿态，筛选正确的试验侵入速度并强制加载在整车仿真模型中的车体对应位置进行仿真测试，获得第二假人肋骨压缩伤害曲线。
进一步，所述步骤3中，将第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线进行对比，若第三假人肋骨压缩伤害曲线整体偏大，则逐渐缩小等效加速度曲线，直到第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线相接近时，再绕基准加速度点调整角度，以使得第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线一致。
本发明具有以下优点：利用仿真迭代的方法，简化加速度信号，达到加速度的精准输入。采用本方法能够降低对台车的要求，比如采用简单的二级滑台侧碰台车即可。利用仿真分析，提前旋转和移动侧面台车达到模拟不同部位侵入速度，相比传统侧面台车提升了模拟精度，降低了试验费用。
附图说明
图1是本发明模拟精度对比示意图；
图2是本发明加速度等效曲线示意图；
图3是本发明速度等效曲线示意图；
图4是本发明位移等效曲线示意图；
图5是本发明的流程图；
图6是本发明整车试验和台车试验假人伤害曲线对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图5所示，侧面碰撞的台车试验方法，包括以下步骤：
S1、进行整车侧面碰撞试验，获得整车加速度曲线和第一肋骨压缩伤害曲线。
本实施例中，按照开发目标工况进行整车侧面碰撞试验，记录假人定位信息，测量车体B柱、车门对应假人头、肩、胸、腹、盆骨区域以及座椅安装点的加速度信息，并测量假人的第一肋骨压缩伤害曲线。
步骤二、构建整车仿真模型进行整车仿真分析，得到第二假人肋骨压缩伤害曲线，其中，整车仿真模型包含白车身、底盘、车门内饰、座椅、气囊和碰撞假人。将整车仿真分析的结果与整车侧面碰撞试验的结果对标，若第二假人肋骨压缩伤害曲线和第一肋骨压缩伤害曲线不一致，则调整试验侵入速度后再进行整车仿真分析，直到第二假人肋骨压缩伤害曲线和第一肋骨压缩伤害曲线一致；若一致，则进入S3。
本实施例中，构建整车仿真模型，根据步骤1中所记录的假人定位信息定位整车仿真模型中的假人姿态，筛选正确的试验侵入速度并强制加载在整车仿真模型中的车体对应位置进行仿真测试，获得第二假人肋骨压缩伤害曲线。
S3、对侧围进行钢化处理搭建侧碰台车仿真模型，根据假人肋骨对应区域选择B柱中部的加速度作为基准加速度，保证位移在假人伤害峰值时刻及气囊充满时刻和选定的基准加速度二次积分得到位移一致，获得等效的二阶加速度方波，将等效的二阶加速度方波作为等效加速度曲线加载到侧碰台车仿真模型中进行仿真分析，得到第三假人肋骨压缩伤害曲线。将侧碰台车仿真模型分析的结果与整车仿真模型分析的结果进行对标，若第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线不一致，则调整等效加速度曲线和旋转角度后再进行侧碰台车仿真模型分析，直到第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线一致，若一致，则输出最优的等效加速度曲线和旋转角度。
本实施例中，将第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线进行对比，若第三假人肋骨压缩伤害曲线整体偏大，则逐渐缩小等效加速度曲线，直到第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线相接近时，再绕基准加速度点调整角度，以使得第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线一致。
S4、制作侧碰台车（比如：二级滑台侧碰台车），并加载最优的等效加速度曲线和旋转角度进行台车试验验证。
本实施例中，在侧碰台车的加固侧围处粘贴加速度传感器，通过加速度台车设备调试保证加载到上述最优的加速度等效曲线，以保证假人定位、气囊点爆、加固侧围安装与侧碰台车仿真模型一致。
本实施例中，在整车仿真模型中选择一个B柱中部加速度点作为仿真侧碰台车模型的加载曲线，一般选取假人伤害值容易超标的对应位置。并对该加速度点的曲线进行简化处理得到等效加速度曲线，参见图2，具体通过调整加速度曲线的三个坐标点数值保证在气囊点爆阶段和假人伤害阶段，该等效台车曲线和原始整车曲线的位移一致，参见图4；速度匹配情况如图3所示。要求平均速度和最终的位移保证一致。输入波形的能量基本确定后调整仿真台车姿态，仿真侧碰台车模型钢化侧围根据仿真整车上下或前后侵入不一致造成的侧围变形动画，通过侧碰台车仿真模型的加载点绕X轴或者Z轴旋转一定角度。侧碰台车仿真模型的钢化侧围根据仿真整车在侧面撞击中的车体下潜量向Z向调整高度。调整侧碰台车仿真模型的假人位置和气囊点爆时刻和整车仿真模型一致。对比整车仿真模型的假人肋骨压缩量伤害和侧碰台车仿真模型的一致性，如不一致则重复本步骤，如一致则可准备台车试验。
图6是本发明整车试验和台车试验的假人伤害曲线对比示意图，从图6中可以看出台车试验较好地还原了整车试验的伤害结果，根据该台车可以进一步优化气囊和内饰，取得更好的假人保护效果，可减少整车试验次数，该试验方法单次试验费用也较其他台车试验其方法简单、精度高和成本低。由于整车侧面碰撞试验一次需花费大约二十万元，采用本方法后，在开发新车型时，仅需做一次整车侧面碰撞试验，再对整车的结构进行优化调整后，可通过仿真和台车试验（一次费用在2万元）来验证，而不需要再次进行整车侧面碰撞试验，故大大节约了碰撞试验的成本。
图1是肋骨压缩量伤害值的模拟精度对比情况，从图1可以看出本发明能较精准地同时模拟整车试验中碰撞假人的上、中、下不同位置的肋骨压缩量。
本发明通过仿真分析研究了假人伤害来自于时间的累积效应而不是瞬时的加速度，对加速度进行二阶累积来判断曲线的等效性，通过仿真和试验验证了该假人伤害理论的正确性，通过该理论提出了一种简化加载波形的方法，该加载波形易于控制，一致性高，不需要产生负向减速度台车刹车系统，成本更低。另外，由于考虑到侧面碰撞的侵入各部差异较大，通过绕加载点的旋转近似的模拟出各部分的侵入差异，在试验中得到了验证。本发明所述的方法简单、精度高、成本低，方案可靠。

Claims (4)

1.一种侧面碰撞的台车试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、进行整车侧面碰撞试验，获得整车加速度曲线和第一肋骨压缩伤害曲线；
S2、构建整车仿真模型进行整车仿真分析，得到第二假人肋骨压缩伤害曲线，其中，整车仿真模型包含白车身、底盘、车门内饰、座椅、气囊和碰撞假人；
将整车仿真分析的结果与整车侧面碰撞试验的结果对标，若第二假人肋骨压缩伤害曲线和第一肋骨压缩伤害曲线不一致，则调整试验侵入速度后再进行整车仿真分析，直到第二假人肋骨压缩伤害曲线和第一肋骨压缩伤害曲线一致；若一致，则进入S3；
S3，对侧围进行钢化处理搭建侧碰台车仿真模型，根据假人肋骨对应区域选择B柱中部的加速度作为基准加速度，保证位移在假人伤害峰值时刻及气囊充满时刻和选定的基准加速度二次积分得到位移一致，获得等效的二阶加速度方波，将等效的二阶加速度方波作为等效加速度曲线加载到侧碰台车仿真模型中进行仿真分析，得到第三假人肋骨压缩伤害曲线；将侧碰台车仿真模型分析的结果与整车仿真模型分析的结果进行对标，若第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线不一致，则调整等效加速度曲线和旋转角度后再进行侧碰台车仿真模型分析，直到第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线一致，若一致，则输出最优的等效加速度曲线和旋转角度；
S4、制作侧碰台车，加载最优的等效加速度曲线和旋转角度进行台车试验验证。
2.根据权利要求1所述的侧面碰撞的台车试验方法，其特征在于：所述S1具体为：按照开发目标工况进行整车侧面碰撞试验，记录假人定位信息，测量车体B柱、车门对应假人头、肩、胸、腹、盆骨区域以及座椅安装点的加速度信息，并测量假人的第一肋骨压缩伤害曲线。
3.根据权利要求2所述的侧面碰撞的台车试验方法，其特征在于：所述S2中：
构建整车仿真模型，根据步骤1中所记录的假人定位信息定位整车仿真模型中的假人姿态，筛选正确的试验侵入速度并强制加载在整车仿真模型中的车体对应位置进行仿真测试，获得第二假人肋骨压缩伤害曲线。
4.根据权利要求3所述的侧面碰撞的台车试验方法，其特征在于：所述步骤S3中，将第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线进行对比，若第三假人肋骨压缩伤害曲线整体偏大，则逐渐缩小等效加速度曲线，直到第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线相接近时，再绕基准加速度点调整角度，以使得第三假人肋骨压缩伤害曲线与第二假人肋骨压缩伤害曲线一致。
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