CN110826275B - 车辆前舱罩盖设计参数的优化方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，包括设计吸能位移判断，参数分析和循环优化计算三个主要的步骤，基于一个基本构型已经确认的前舱罩盖结构，首先进行理论吸能位移设计要求的判断，确保车辆前舱罩盖设计参数具有满足行人头部碰撞保护法规的最基本的参数条件。其次，提取所述车辆前舱罩盖设计参数中的多个可调整参数，使得参数调整可控，避免不可控因素导致前舱罩盖安全性失衡。最终，以碰撞机理为理论指导对可调整参数进行循环优化，使得优化后的车辆前舱罩盖设计参数满足行人头部碰撞法规要求，整个优化过程充分保障了每一个头部碰撞点均满足头部损伤评价要求，不会造成因局部碰撞点的参数修改而影响全局性能。

Description

车辆前舱罩盖设计参数的优化方法

技术领域

本申请涉及车辆前舱罩盖设计技术领域，特别是涉及一种车辆前舱罩盖设计参数的优化方法。

背景技术

根据2018年WHO报道，全球道路交通死亡人数中，弱势道路交通群体占比过半，其中行人和骑自行车人占死亡总数的26％。也有研究表明，2006-2016年间，弱势道路交通群体约占中国道路交通死亡人数的2/3。中国是世界第一大汽车消费国，存在大量人车混行道路，行人交通事故及死伤率较高。

在人-车碰撞交通事故中，头部损伤是最致命的伤害形式，带来严重的经济社会负担。损伤机理相关研究表明，风挡玻璃、前舱罩盖和A柱造成约71％的头部损伤。合理的车辆前舱罩盖设计对降低行人头部损伤，降低死亡率具有重要意义。

传统的车辆前舱罩盖设计，通常计算局部碰撞点对应的HIC值(头部损伤评价参数值)，以局部碰撞点对应的HIC值为优化目标拟定车辆前舱罩盖设计参数。

然而，这种设计方式存在一个很大的问题，即以优化某个局部碰撞点的HIC值为目的拟定的车辆前舱罩盖设计参数，会影响车辆前舱罩盖整体的全局性能。这是因为，车辆前舱罩盖在设计时，局部碰撞点较为密集，如果依据局部碰撞点的HIC值进行优化，会影响其他局部碰撞点的性能。

例如，为了达到某局部碰撞点的HIC值最优，在该局部碰撞点处的罩盖外板厚度增加了1mm，罩盖外板作为钣金件，从制造、成本角度来说，厚度、材料应当均匀分布。如果在实际修改辆前舱罩盖设计参数时若整体加厚1mm，必然会造成全局性能的变化。

发明内容

基于此，有必要针对传统方案中优化某个局部碰撞点的HIC值为目的拟定的车辆前舱罩盖设计参数，会影响车辆前舱罩盖整体的全局性能的问题，提供一种车辆前舱罩盖设计参数的优化方法。

本申请提供一种车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，包括：

基于空气动力学数据和车辆造型数据，构建前舱罩盖基准模型，并获取所述前舱罩盖基准模型中的车辆前舱罩盖设计参数；所述前舱罩盖基准模型可以对行人碰撞车辆前舱罩盖的碰撞过程进行模拟；

基于预先设定的划分规则，将前舱罩盖的碰撞区域划分为多个不同的碰撞子区域，每一个碰撞子区域具有多个碰撞点；

获取所述多个不同子碰撞区域中头部碰撞区域中每一个头部碰撞点的吸能位移值；所述吸能位移值为，所述车辆前舱罩盖的外板与底部刚性部件之间沿行人头部碰撞车辆前舱罩盖侵入方向的距离；

依次判断每一个头部碰撞点的吸能位移值是否满足吸能位移设计要求；

若每一个头部碰撞点的吸能位移值均满足吸能位移设计要求，则提取所述车辆前舱罩盖设计参数中的多个可调整参数；

对所述多个可调整参数进行循环优化，直至所述多个可调整参数满足每一个头部碰撞点的头部损伤评价要求；

将多个优化后的可调整参数整合为优化后的车辆前舱罩盖设计参数。

本申请涉及一种车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，包括设计吸能位移判断，参数分析和循环优化计算三个主要的步骤，基于一个基本构型已经确认的前舱罩盖结构，首先进行理论吸能位移设计要求的判断，确保车辆前舱罩盖设计参数具有满足行人头部碰撞保护法规的最基本的参数条件。其次，提取所述车辆前舱罩盖设计参数中的多个可调整参数，使得参数调整可控，避免不可控因素导致前舱罩盖安全性失衡。最终，以碰撞机理为理论指导对可调整参数进行循环优化，使得优化后的车辆前舱罩盖设计参数满足行人头部碰撞法规要求，整个优化过程充分保障了每一个头部碰撞点均满足头部损伤评价要求，不会造成因局部碰撞点的参数修改而影响全局性能。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法的流程示意图；

图2为本申请另一实施例提供的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法的流程示意图；

图3为本申请另一实施例提供的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法的流程示意图；

图4为本申请一实施例提供的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法中，对第一峰值区域曲线以第一缩放因子进行缩放后，得到的问题碰撞加速度曲线的示意图；

图5为本申请一实施例提供的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法中，对第二峰值区域曲线以第二缩放因子进行缩放后，得到的问题碰撞加速度曲线的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供一种车辆前舱罩盖设计参数的优化方法。

需要说明的是，本申请提供的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法不限制其应用领域与应用场景。可选地，本申请提供的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法可以应用于行人头部碰撞保护方向。

本申请提供的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法并不限制其执行主体。可选地，所述车辆前舱罩盖设计参数的优化方法的执行主体可以为一种车辆前舱罩盖设计参数优化装置。

可选地，所述的执行主体可以为所述车辆前舱罩盖设计参数优化装置中的处理器。

此外，本申请中的时间参数的单位为秒(s)，碰撞加速度的单位为g。g为9.81m/s²。

如图1所示，在本申请的一实施例中，所述车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，包括如下步骤S100至步骤S700：

S100，基于空气动力学数据和车辆造型数据，构建前舱罩盖基准模型。进一步地，获取所述前舱罩盖基准模型中的车辆前舱罩盖设计参数。所述前舱罩盖基准模型用于对行人碰撞车辆前舱罩盖的碰撞过程进行模拟。

具体地，所述前舱罩盖基准模型可以为有限元模型。在所述前舱罩盖基准模型中，可以建立头部冲击器，以所述头部冲击器模拟行人的头部。在所述前舱罩盖基准模型中，可以建立车辆模型。

可以通过头部冲击器对基于所述前舱罩盖基准模型建立的车辆模型的冲撞过程进行研究，进而实现对行人碰撞车辆前舱罩盖的碰撞过程模拟。

S200，基于预先设定的划分规则，将前舱罩盖的碰撞区域划分为多个不同的碰撞子区域，每一个碰撞子区域具有多个碰撞点。

具体地，所述车辆模型可以包括多个部件区域，本申请是针对于车辆前舱罩盖设计参数的优化，因此，仅对所述车辆前舱罩盖这个部件的部件区域进行分析。

可以将所述车辆前舱罩盖的碰撞区域划分为多个不同的碰撞子区域。每一个碰撞子区域具有多个碰撞点。

S300，获取所述多个不同子碰撞区域中头部碰撞区域中每一个头部碰撞点的吸能位移值。所述吸能位移值为，所述车辆前舱罩盖的外板与底部刚性部件之间沿行人头部碰撞车辆前舱罩盖侵入方向的距离。

具体地，所述碰撞子区域可以包括头部碰撞区域。当头部冲击器撞击所述车辆前舱罩盖时，所有可能产生的碰撞位置所覆盖的区域为头部碰撞区域。所述头部碰撞区域中的碰撞点为头部碰撞点。所述头部碰撞区域包括多个头部碰撞点。

所述车辆前舱罩盖为层板结构。所述车辆前舱罩盖包括依次排列的外板、内部夹层和内板。所述外板、所述内部夹层和所述内板彼此之间均设置有间隔。当将所述车辆前舱罩盖与底部刚性部件装配后，所述车辆前舱罩盖的外板与所述底部刚性部件之间沿行人头部碰撞车辆前舱罩盖侵入方向的距离，即为所述吸能位移值。

可以理解，所述吸能位移值的大小，决定了所述车辆前舱罩盖的外板至所述底部刚性部件之间有多少空间可供吸能。所述车辆前舱罩盖的外板至所述底部刚性部件之间，所述内部夹层和内板均起缓冲吸能作用。所述侵入方向与模型采用的行人头部碰撞保护试验工况中的头部冲击器冲撞的预设冲击角度有关。当头部冲击器的类型为成人头型时，所述预设冲击角度为65±2°。当头部冲击器的类型为儿童头型时，所述预设冲击角度为50±2°。所述预设冲击角度决定了所述侵入方向。

S400，依次判断每一个头部碰撞点的吸能位移值是否满足吸能位移设计要求。

具体地，所述头部碰撞点为多个。本步骤中，需要分别对每一个头部碰撞点的吸能位移值进行一次判断。所述吸能位移设计要求可以依照行人头部安全性法规制定。

S500，若每一个头部碰撞点的吸能位移值均满足吸能位移设计要求，则提取所述车辆前舱罩盖设计参数中的多个可调整参数。

具体地，若每一个头部碰撞点的吸能位移值均满足吸能位移设计要求，则表明所述车辆前舱罩盖设计参数满足行人头部安全性法规，可以执行后续步骤，此时，提取所述车辆前舱罩盖设计参数中的多个可调整参数。

若存在任意一个头部碰撞点的吸能位移值不满足所述吸能位移设计要求，则返回所述步骤S100，重新设计所述前舱罩盖基准模型，以及所述车辆前舱罩盖设计参数。吸能位移值作为最重要的优化约束。

若存在任意一个头部碰撞点的吸能位移值不满足所述吸能位移设计要求，则表明后续优化步骤一定无法满足安全性要求，返回初始步骤重新设计所述前舱罩盖基准模型。

S600，对所述多个可调整参数进行循环优化，直至所述多个可调整参数满足每一个头部碰撞点的头部损伤评价要求。

具体地，本步骤中，优化方式为多轮的迭代优化，通过不断的循环优化，使得所述多个可调整参数满足每一个头部碰撞点的头部损伤评价要求。此时可以认为，此时所述车辆前舱罩盖的全局性能最优。

S700，将多个优化后的可调整参数整合为优化后的车辆前舱罩盖设计参数。

具体地，所述车辆前舱罩盖设计参数包括可调整参数和不可调整参数。所述步骤S600中优化的是可调整参数，不可调整参数不进行优化。通过将多个优化后的可调整参数整合为优化后的车辆前舱罩盖设计参数，使得所述车辆前舱罩盖设计参数整体实现了优化。

本实施例中，所述车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，包括设计吸能位移判断，参数分析和循环优化计算三个主要的步骤，基于一个基本构型已经确认的前舱罩盖结构，首先进行理论吸能位移设计要求的判断，确保车辆前舱罩盖设计参数具有满足行人头部碰撞保护法规的最基本的参数条件。其次，提取所述车辆前舱罩盖设计参数中的多个可调整参数，使得参数调整可控，避免不可控因素导致前舱罩盖安全性失衡。最终，以碰撞机理为理论指导对可调整参数进行循环优化，使得优化后的车辆前舱罩盖设计参数满足行人头部碰撞法规要求，整个优化过程充分保障了每一个头部碰撞点均满足头部损伤评价要求，不会造成因局部碰撞点的参数修改而影响全局性能。

如图2所示，在本申请的一实施例中，所述步骤S400包括如下步骤S410至步骤S440：

S410，基于安全性设定目标，设定每一个头部碰撞点的头部损伤目标评价值。

具体地，所述头部损伤目标评价值为一个预期值。所述头部损伤目标评价值可以参考现有各个车型汽车的车辆前舱罩盖设计参数的安全性评分数据而设定。

S420，依据每一个头部碰撞点的头部损伤目标评价值，以及公式1，计算每一个头部碰撞点的理论最小吸能位移值：

其中，V为头部冲击器冲击所述头部碰撞点的速度。t为碰撞时间。HIC为所述头部碰撞点的头部损伤目标评价值。

当V取0时，且V₀为一固定预设值时，可以依据公式1计算出每一个头部碰撞点的理论最小吸能位移值S_max。

具体地，公式1的推导过程如下：

1)首先，头部损伤目标评价值的计算公式参见公式1.1：

其中，HIC为所述头部碰撞点的头部损伤目标评价值。a(t)为用于模拟行人头部的头部冲击器冲击所述头部碰撞点时，所述头部冲击器重心的加速度。t₂-t₁为用于计算头部损伤目标评价值的时间窗。t₁为所述时间窗的起点。t₂为所述时间窗的终点。

2)下一步，为了计算理论最小吸能位移值，忽略时间窗的限制，使公式1.1中的t₂为0，t₂为t，则公式1.1转变为公式1.2：

3)进一步地，将公式1.2再次转换，得到公式1.3：

4)进一步地，对公式1.3的两端求导，得到公式1.4：

a＝0.6HIC^0.4t^-0.4 公式1.4

5)进一步地，对公式1.4的头部冲击器重心的加速度a求积分，得到公式1.5：

V＝V₀-9.81HIC^0.4t^0.6 公式1.5

6)最后，对公式1.5的头部碰撞点加速度V求积分，得到公式1.6：

S即吸能位移值，当V取0时，且在给定的初始速度V₀下，可以依据公式1.6计算出每一个头部碰撞点的理论最小吸能位移值S_max。可以理解，最终是依据公式1.5和公式1.6推导得到了公式1，从而计算得出所述理论最小吸能位移值。

S430，比较每一个头部碰撞点的吸能位移值与该头部碰撞点的理论最小吸能位移值，判断所述每一个头部碰撞点的吸能位移值是否大于所述该头部碰撞点的理论最小吸能位移值。

具体地，通过执行所述S420，可以得到每一个头部碰撞点的理论最小吸能值。而通过步骤S300物理方式可以测得所述头部碰撞区域中每一个头部碰撞点的吸能位移值。

因此，可以比较每一个头部碰撞点的吸能位移值与该头部碰撞点的理论最小吸能位移值。

S440，若所述每一个头部碰撞点的吸能位移均大于所述该头部碰撞点的理论最小吸能位移值，则确定每一个头部碰撞点的吸能位移值均满足吸能位移设计要求。

具体地，若存在任意一个头部碰撞点的吸能位移小于或等于该头部碰撞点的理论最小吸能位移值，则确定每一个头部碰撞点的吸能位移值不满足吸能位移设计要求。

本实施例中，通过依据每一个头部碰撞点的头部损伤目标评价值计算每一个头部碰撞点的理论最小吸能位移值，进一步比较每一个头部碰撞点的吸能位移值是否大于理论最小吸能位移值，实现每一个头部碰撞点的吸能位移值是否满足吸能位移设计要求的判断，保证了所述车辆前舱罩盖设计参数满足吸能位移设计要求，为后续参数优化的可行性提供保障。

请继续参阅图2，在本申请的一实施例中，所述步骤S500包括：

S510，将所述车辆前舱罩盖设计参数分为多个可调整参数和多个不可调整参数。

所述不可调整参数包括外板构型和位置相关量。所述可调整参数包括内部夹层厚度、内部夹层高度、内部夹层构型、内板构型、内板厚度、减震胶构型、内部夹层局部加强筋参数、内部夹层局部孔洞参数、内板局部孔洞参数和结构减震胶构型中的一种或多种。

具体地，可以从力学角度分析，将所述车辆前舱罩盖设计参数分为多个可调整参数和多个不可调整参数。

通常认为外板构型和位置相关量为不可调整参数，这是因为空气动力学对车辆前舱罩盖的外形约束较为严苛，外板构型和位置相关量均与外板的结构有关。外板和其他车辆表层零件构成的车辆的3D外轮廓由于有空气动力学和车辆造型的限制，难以更改。

因此，本申请的车辆前舱罩盖设计参数优化只针对于可调整参数进行优化。

所述可调整参数又包括全局设计参数和局部设计参数，具体可参加表1和表2。

表1-车辆前舱罩盖全局设计参数

本实施例中，通过将所述车辆前舱罩盖设计参数分为多个可调整参数和多个不可调整参数，为后续可调整参数的优化提供优化数据基础。

请继续参阅图2，在本申请的一实施例中，所述步骤S600包括如下步骤S610至步骤S640：

S610，设定初始可调整参数，依据所述初始可调整参数对每一个头部碰撞点进行有限元仿真计算，生成每一个头部碰撞点对应的碰撞加速度曲线。

具体地，所述初始可调整参数基于已构建的前舱罩盖基准模型设定。所述碰撞加速度曲线可以基于平面直角坐标系绘制。所述碰撞加速度曲线的横坐标为碰撞时间。所述碰撞加速度曲线的纵坐标为头部碰撞加速度。

S620，依据每一个头部碰撞点对应的碰撞加速度曲线，以及公式2，生成每一个头部碰撞点的头部损伤仿真评价值：

其中，HIC₁₅为所述头部碰撞点的头部损伤仿真评价值。a(t)为用于模拟行人头部的头部冲击器冲击所述头部碰撞点时，所述头部冲击器重心的加速度。t₂-t₁为用于计算头部损伤仿真评价值的时间窗。t₁为所述时间窗的起点。t₂为所述时间窗的终点。

具体地，公式2中的a(t)为步骤S610生成的碰撞加速度曲线的纵坐标，为已知量，通过设定时间窗t₂-t₁，可以计算一个头部碰撞点的头部损伤仿真评价值。

S630，判断每一个所述头部损伤仿真评价值是否均小于或等于所述头部损伤目标评价值。

具体地，所述头部损伤目标评价值由步骤S410设定，为已知量。比较每一个头部碰撞点对应的所述头部损伤仿真评价值是否均小于或等于该头部碰撞点对应的所述头部损伤目标评价值。

S640，若每一个所述头部损伤仿真评价值均小于或等于所述头部损伤目标评价值，则确定所述多个可调整参数满足每一个头部碰撞点的头部损伤评价要求。

具体地，若每一个所述头部损伤仿真评价值均小于或等于所述头部损伤目标评价值，则确定所述多个可调整参数满足每一个头部碰撞点的头部损伤评价要求，执行后续步骤S700。

本实施例中，使用碰撞加速度曲线，生成每一个头部碰撞点的头部损伤仿真评价值。通过每一个头部碰撞点的头部损伤仿真评价值与该头部碰撞点的头部损伤目标评价值的比对，使得车辆前舱罩盖设计参数满足行人头部碰撞法规要求。

如图3所示，在本申请的一实施例中，所述步骤S600还包括如下步骤S650至步骤S682：

S650，若存在任一头部碰撞点对应的头部损伤仿真评价值大于该头部碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则定义该头部碰撞点为问题碰撞点。

具体地，若存在任一头部碰撞点对应的头部损伤仿真评价值大于该头部碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则表明该头部碰撞点存在问题，定义该头部碰撞点为问题碰撞点。步骤S650至步骤S682即针对问题碰撞点，对所述可调整参数进行优化。

S660，定义每一个问题碰撞点的碰撞加速度曲线为问题碰撞加速度曲线，对每一个问题碰撞加速度曲线进行解析与处理。进一步地，依据解析与处理结果，对所述多个可调整参数进行调整。

具体地，由于并不确定哪些可调整参数需要调整，哪些可调整参数不需要调整，因此，需要确定所述可调整参数的调整依据。通过对每一个问题碰撞加速度曲线进行解析与处理，可以确定所述可调整参数的调整依据。进一步地，依据解析与处理结果，对所述多个可调整参数进行调整。

S670，基于多个调整后的可调整参数，执行所述步骤S610至所述步骤S620，计算在所述可调整参数经调整后，每一个所述问题碰撞点的头部损伤仿真评价值。进一步地，判断在所述可调整参数经调整后，每一个所述问题碰撞点头部损伤仿真评价值是否均小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值。

具体地，本步骤中，在所述可调整参数经调整后，再次对每一个所述问题碰撞点的头部损伤仿真评价值进行计算。计算方式为，再次执行所述步骤S610至步骤S620。即再次生成碰撞加速度曲线，以及再次通过公式2，生成每一个头部碰撞点的头部损伤仿真评价值。进一步地，判断在所述可调整参数经调整后，每一个所述问题碰撞点头部损伤仿真评价值是否均小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值。此处类似于步骤S630。

S681，若在所述可调整参数经调整后，每一个所述问题碰撞点的头部损伤仿真评价值均小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则确定所述多个调整后的可调整参数满足每一个问题碰撞点的头部损伤评价要求。

具体地，若在所述可调整参数经调整后，每一个所述问题碰撞点的头部损伤仿真评价值均小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则表明问题碰撞点的头部损伤评价要求得到满足。

S682，若在所述可调整参数经调整后，存在任一所述问题碰撞点的头部损伤仿真评价值大于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则继续选取该问题碰撞点，返回步骤S660，继续对所述多个可调整参数进行调整。

具体地，若在所述可调整参数经调整后，存在任一所述问题碰撞点的头部损伤仿真评价值大于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则表明问题碰撞点的头部损伤评价要求没有得到满足。此时，返回步骤S660，继续对所述多个可调整参数进行调整，实现循环优化的目的。直至所述多个调整后的可调整参数满足每一个问题碰撞点的头部损伤评价要求。

本实施例中，通过执行步骤S650至步骤S682，实现对所述可调整参数的反复优化，直至所有的问题碰撞点的头部损伤仿真评价值均小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，使得局部产生问题的问题碰撞点均满足行人头部碰撞法规要求。

在本申请的一实施例中，所述步骤S660包括如下步骤S661至步骤S666；

S661，对所述问题碰撞加速度曲线进行解析，获取所述问题碰撞加速度曲线的横坐标与纵坐标。所述横坐标为碰撞时间，所述纵坐标为头部碰撞加速度。

具体地，所述步骤S661至步骤S666为，对问题碰撞加速度曲线进行解析与处理的过程。所述问题碰撞加速度曲线的横坐标为碰撞时间。所述问题碰撞加速度曲线的纵坐标为头部碰撞加速度。

S662，依据所述问题碰撞加速度曲线的峰值大小比例关系，将所述横坐标长度按照所述峰值大小比例关系进行分配，以将所述问题碰撞加速度曲线划分为第一峰值区域曲线和第二峰值区域曲线。

具体地，所述横坐标的长度表明了碰撞时间的时间跨度。所述问题碰撞加速度曲线通常会产生两个最高峰。通过计算所述问题碰撞加速度曲线的峰值大小比例关系，可以对横坐标按照相同比例进行长度分配，越大的峰值对应的横轴宽度约大，从而实现对两个最高峰的峰宽分配。进一步地，实现将所述问题碰撞加速度曲线划分为第一峰值区域曲线和第二峰值区域曲线。

S663，对所述第一峰值区域曲线以第一缩放因子进行缩放，得到缩放后的问题加速度曲线，并使得基于缩放后的问题碰撞加速度曲线和公式2计算所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值时，所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值。

具体地，对所述第一峰值区域曲线的缩放过程，可以分为多次缩放过程。每一次缩放后，所述问题碰撞加速度曲线产生变化，计算得到的头部损伤仿真评价值也会产生变化。由于所述问题碰撞点的头部损伤仿真评价值大于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，因此在每一次缩放后，头部损伤仿真评价值均会减小。在依据公式2计算在最后一次缩放时，缩放后的基于缩放后的问题碰撞加速度曲线和公式2计算所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值时，所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值。此时，停止缩放，将最后一次缩放时对应的缩放因子作为第一缩放因子。具体缩放后的问题碰撞加速度曲线可以参见图4。

S664，对所述第二峰值区域曲线以第二缩放因子进行缩放，得到缩放后的问题加速度曲线，并使得基于缩放后的问题碰撞加速度曲线和公式2计算所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值时，所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值。

具体地，所述步骤S664与步骤S663的原理类似，区别在于步骤S663是对第一峰值区域曲线进行缩放，步骤S664是对第二峰值区域曲线进行缩放，此处不再赘述。具体缩放后的问题碰撞加速度曲线可以参见图5。

S665，比较所述第一缩放因子与所述第二缩放因子的大小，若所述第一缩放因子大于所述第二缩放因子，则基于动质量调整因素调整所述多个可调整参数。

具体地，若第一缩放因子大于所述第二缩放因子，则表明第一峰值区域缩放更小的程度即能使得头部损伤仿真评价值减小至头部损伤目标评价值的水平。首先，可以确定对可调整参数的调整是可行的，通过反复调整可以使得头部损伤仿真评价值减小至头部损伤目标评价值的水平。其次，可以确定应当调整与第一峰值区域曲线相关的可调整参数。第一峰值区域曲线由动质量因素主导。因此，应当基于动质量调整因素调整所述多个可调整参数。例如，可以调整能够增加局部刚度、增加罩盖质量、增加夹层板厚度、增加夹层板刚度或增加夹层板质量的可调整参数。

S666，若所述第一缩放因子小于所述第二缩放因子，则基于二次碰撞调整因素调整所述多个可调整参数。

具体地，若第一缩放因子小于所述第二缩放因子，则表明第二峰值区域缩放更小的程度即能使得头部损伤仿真评价值减小至头部损伤目标评价值的水平。首先，可以确定对可调整参数的调整是可行的，通过反复调整可以使得头部损伤仿真评价值减小至头部损伤目标评价值的水平。其次，可以确定应当调整与第二峰值区域曲线相关的可调整参数。第二峰值区域曲线由二次碰撞因素主导。因此，应当基于二次碰撞调整因素调整所述多个可调整参数。例如，可以调整能够降低局部刚度或与局部打孔相关的可调整参数。

若所述第一缩放因子等于所述第二缩放因子,既可以基于动质量调整因素调整所述多个可调整参数，又可以基于二次碰撞调整因素调整所述多个可调整参数。

本实施例中，对所述问题碰撞加速度曲线进行解析，以缩放问题碰撞加速度曲线中的峰值区域曲线为手段，首先，可以确定对可调整参数的调整是可行的，通过反复调整可以使得头部损伤仿真评价值减小至头部损伤目标评价值的水平。其次，可以确定可调整参数的调整方向。

在本申请的一实施例中，所述步骤S663包括如下步骤S663a至步骤S663e：

S663a，调取第一预设缩放因子，将所述第一峰值区域曲线中的所有纵坐标乘以所述第一预设缩放因子，得到缩放后的问题碰撞加速度曲线。

具体地，所述步骤S663a至步骤S663e为对所述第一峰值区域曲线的缩放具体过程。所述第一预设缩放因子可以由用户预设。所述第一预设缩放因子的设定可以数值较大。例如，所述第一预设缩放因子可以为0.95。举例说明，可以将所述第一峰值区域曲线中的所有纵坐标乘以0.95。本步骤中，对所述第一峰值区域曲线进行了缩放，相当于所述问题碰撞加速度曲线得到了缩放。

S663b，基于缩放后的问题碰撞加速度曲线，依据公式2计算缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值。

具体地，所述步骤S663b类似于所述步骤S620。

S663c，判断缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值是否小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值。

具体地，所述步骤S663c类似于步骤S630。

S663d，若缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则将所述第一预设缩放因子作为所述第一缩放因子。

具体地，若缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则表明经过一次缩放，所述头部损伤仿真评价值即减小到所述头部损伤目标评价值的水平。进一步地，将所述第一预设缩放因子作为所述第一缩放因子。

S663e，若缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值大于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则减小所述第一预设缩放因子的数值，返回所述步骤S663a，继续对所述第一峰值区域曲线缩放，直至缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，将减小后的所述第一预设缩放因子作为所述第一缩放因子。

具体地，若缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值大于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则减小所述第一预设缩放因子的数值，返回所述步骤S663a，继续对所述第一峰值区域曲线缩放。可选地，每一次缩放，减小的幅度可以为0.5。例如，第一次缩放的第一预设缩放因子为0.95，第二次缩放的缩放因子为0.9，第三次缩放的缩放因子为0.85…依次类推。直至缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值。将最后一次缩放时的缩放因子，作为所述第一缩放因子。

本实施例中，通过对所述第一峰值区域曲线进行反复缩放，反复比对缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值与头部损伤目标评价值的大小关系，可以得出使得头部损伤仿真评价值减小至头部损伤目标评价值的水平，即第一峰值区域曲线缩放的程度。

在本申请的一实施例中，所述步骤S664包括如下步骤S664a至步骤S664e：

S664a，调取第二预设缩放因子，将所述第二峰值区域曲线中的所有纵坐标乘以所述第二预设缩放因子，得到缩放后的问题碰撞加速度曲线。

S664b，基于缩放后的问题碰撞加速度曲线，依据公式2计算缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值。

S664c，判断缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值是否小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值。

S664d，若缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则将所述第二预设缩放因子作为所述第二缩放因子。

S664e，若缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值大于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则减小所述第二预设缩放因子的数值，返回所述步骤S664a，继续对所述第二峰值区域曲线缩放，直至缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，将减小后的所述第二预设缩放因子作为所述第二缩放因子。

具体地，所述步骤S664a至步骤S664e，类似于所述步骤S663a至步骤S663e，此处不再赘述。

本实施例中，通过对所述第二峰值区域曲线进行反复缩放，反复比对缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值与头部损伤目标评价值的大小关系，可以得出使得头部损伤仿真评价值减小至头部损伤目标评价值的水平，即第二峰值区域曲线缩放的程度。

在本申请的一实施例中，在所述步骤S664之后，所述步骤S665之前，还包括如下步骤S810至步骤S820：

S810，判断所述第一缩放因子和所述第二缩放因子是否均大于或等于预设缩放因子阈值。

具体地，所述预设缩放因子阈值可以预先人为设定。所述预设缩放因子阈值可以为0.5。

S820，若所述第一缩放因子和所述第二缩放因子均大于或等于所述预设缩放因子阈值，则执行后续步骤S665。

具体地，若所述第一缩放因子和所述第二缩放因子均大于或等于所述预设缩放因子阈值，则表明对可调整参数的调整是可行的，易于达到优化目标，继续执行后续步骤S665。

在本申请的一实施例中，在所述步骤S810之后，还包括：

S830，若所述第一缩放因子和所述第二缩放因子中，有任一缩放因子小于所述预设缩放因子阈值，则返回所述步骤S410，重新设定每一个碰撞点的头部损伤目标评价值。

具体地，若所述第一缩放因子和所述第二缩放因子中，有任一缩放因子小于所述预设缩放因子阈值，则表明缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值很难小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值。例如所述预设缩放因子阈值为0.5，第一缩放因子为0.7，第二缩放因子为0.4，0.4小于0.5，则表明对可调整参数的调整不可行，缩放难度过大。进一步地，返回所述步骤S410，表明所述头部损伤目标评价值设定不准确，需要重新设定每一个碰撞点的头部损伤目标评价值。

本实施例中，通过判断所述第一缩放因子和所述第二缩放因子是否均大于或等于预设缩放因子阈值，可以确定对可调整参数的调整是否可行。

在本申请的一实施例中，在所述步骤S681之后，还包括：

S690，依据所述调整后的可调整参数，返回所述步骤S610，直至所述多个可调整参数满足每一个头部碰撞点的头部损伤评价要求。

具体地，在执行所述步骤S681后，虽然可以确定所述多个调整后的可调整参数满足每一个问题碰撞点的头部损伤评价要求，但是，由于对可调整参数的调整是基于问题碰撞点进行调整的，并不能确定其他非问题碰撞点会不会受到影响。因此，需要返回所述步骤S610，对所有的头部碰撞点执行所述步骤S610至所述步骤S630。当且仅当每一个头部碰撞点的头部损伤仿真评价值均小于或等于该头部碰撞点的头部损伤目标评价值，方可确定所述多个可调整参数满足每一个头部碰撞点的头部损伤评价要求。此时，方可执行后续步骤S700。

本实施例中，通过据所述调整后的可调整参数，返回所述步骤S610，对所有的头部碰撞点执行所述步骤S610至所述步骤S630，使得整个优化过程充分保障了每一个头部碰撞点均满足头部损伤评价要求，不会造成局部碰撞点的参数修改而影响全局性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，其特征在于，包括：

S100，基于空气动力学数据和车辆造型数据，构建前舱罩盖基准模型，并获取所述前舱罩盖基准模型中的车辆前舱罩盖设计参数；所述前舱罩盖基准模型用于对行人碰撞车辆前舱罩盖的碰撞过程进行模拟；

S200，基于预先设定的划分规则，将车辆前舱罩盖的碰撞区域划分为多个不同的碰撞子区域，每一个碰撞子区域具有多个碰撞点；

S300，获取所述多个不同碰撞子区域中头部碰撞区域中每一个头部碰撞点的吸能位移值；所述吸能位移值为，所述车辆前舱罩盖的外板与底部刚性部件之间沿行人头部碰撞车辆前舱罩盖侵入方向的距离；

S400，依次判断每一个头部碰撞点的吸能位移值是否满足吸能位移设计要求；

S500，若每一个头部碰撞点的吸能位移值均满足吸能位移设计要求，则提取所述车辆前舱罩盖设计参数中的多个可调整参数；

S600，对所述多个可调整参数进行循环优化，直至所述多个可调整参数满足每一个头部碰撞点的头部损伤评价要求；

S700，将多个优化后的可调整参数整合为优化后的车辆前舱罩盖设计参数；

所述步骤S600包括：

S610，设定初始可调整参数，依据所述初始可调整参数对每一个头部碰撞点进行有限元仿真计算，生成每一个头部碰撞点对应的碰撞加速度曲线；

S620，依据每一个头部碰撞点对应的碰撞加速度曲线，以及公式2，生成每一个头部碰撞点的头部损伤仿真评价值；

其中，HIC₁₅为所述头部碰撞点的头部损伤仿真评价值，a(t)为用于模拟行人头部的头部冲击器冲击所述头部碰撞点时，所述头部冲击器重心的加速度，t₂-t₁为用于计算头部损伤仿真评价值的时间窗，t₁为所述时间窗的起点，t₂为所述时间窗的终点；

S630，判断每一个所述头部损伤仿真评价值是否均小于或等于所述头部损伤目标评价值；

S640，若每一个所述头部损伤仿真评价值均小于或等于所述头部损伤目标评价值，则确定所述多个可调整参数满足每一个头部碰撞点的头部损伤评价要求。

2.根据权利要求1所述的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，其特征在于，所述步骤S400包括：

S410，基于安全性设定目标，设定每一个头部碰撞点的头部损伤目标评价值；

S420，依据每一个头部碰撞点的头部损伤目标评价值，以及公式1，计算每一个头部碰撞点的理论最小吸能位移值；

其中，V为头部冲击器冲击所述头部碰撞点的速度，t为碰撞时间，HIC为所述头部碰撞点的头部损伤目标评价值，V₀为头部冲击器的初始速度；当V取0时，且V₀为一固定预设值时，可以依据公式1计算出每一个头部碰撞点的理论最小吸能位移值S_max；

S430，比较每一个头部碰撞点的吸能位移值与该头部碰撞点的理论最小吸能位移值，判断所述每一个头部碰撞点的吸能位移值是否大于所述该头部碰撞点的理论最小吸能位移值；

S440，若所述每一个头部碰撞点的吸能位移均大于所述该头部碰撞点的理论最小吸能位移值，则确定每一个头部碰撞点的吸能位移值均满足吸能位移设计要求。

3.根据权利要求2所述的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，其特征在于，所述步骤S500包括：

S510，将所述车辆前舱罩盖设计参数分为多个可调整参数和多个不可调整参数；

所述不可调整参数包括外板构型和位置相关量，所述可调整参数包括内部夹层厚度、内部夹层高度、内部夹层构型、内板构型、内板厚度、减震胶构型、内部夹层局部加强筋参数、内部夹层局部孔洞参数、内板局部孔洞参数和结构减震胶构型中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，其特征在于，所述S600还包括：

S650，若存在任意一个头部碰撞点对应的头部损伤仿真评价值大于该头部碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则定义该头部碰撞点为问题碰撞点；

S660，定义每一个问题碰撞点的碰撞加速度曲线为问题碰撞加速度曲线，对每一个问题碰撞加速度曲线进行解析与处理，依据解析与处理结果，对所述多个可调整参数进行调整；

S670，基于多个调整后的可调整参数，执行所述步骤S610至所述步骤S620，计算在所述可调整参数经调整后，每一个所述问题碰撞点的头部损伤仿真评价值，并判断在所述可调整参数经调整后，每一个所述问题碰撞点头部损伤仿真评价值是否均小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值；

S681，若在所述可调整参数经调整后，每一个所述问题碰撞点的头部损伤仿真评价值均小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则确定所述多个调整后的可调整参数满足每一个问题碰撞点的头部损伤评价要求；

S682，若在所述可调整参数经调整后，存在任意一个所述问题碰撞点的头部损伤仿真评价值大于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则继续选取该问题碰撞点，返回步骤S660，继续对所述多个可调整参数进行调整。

5.根据权利要求4所述的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，其特征在于，所述步骤S660包括：

S661，对所述问题碰撞加速度曲线进行解析，获取所述问题碰撞加速度曲线的横坐标与纵坐标，所述横坐标为碰撞时间，所述纵坐标为头部碰撞加速度；

S662，依据所述问题碰撞加速度曲线的峰值大小比例关系，将所述横坐标长度按照所述峰值大小比例关系进行分配，以将所述问题碰撞加速度曲线划分为第一峰值区域曲线和第二峰值区域曲线；

S663，对所述第一峰值区域曲线以第一缩放因子进行缩放，得到缩放后的问题碰撞加速度曲线，并使得基于缩放后的问题加速度曲线和公式2计算所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值时，所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值；

S664，对所述第二峰值区域曲线以第二缩放因子进行缩放，得到缩放后的问题碰撞加速度曲线，并使得基于缩放后的问题加速度曲线和公式2计算所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值时，所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值；

S665，比较所述第一缩放因子与所述第二缩放因子的大小，若所述第一缩放因子大于所述第二缩放因子，则基于动质量调整因素调整所述多个可调整参数；

S666，若所述第一缩放因子小于所述第二缩放因子，则基于二次碰撞调整因素调整所述多个可调整参数。

6.根据权利要求5所述的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，其特征在于，所述步骤S663包括：

S663a，调取第一预设缩放因子，将所述第一峰值区域曲线中的所有纵坐标乘以所述第一预设缩放因子，得到缩放后的问题碰撞加速度曲线；

S663b，基于缩放后的问题碰撞加速度曲线，依据公式2计算缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值；

S663c，判断缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值是否小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值；

S663d，若缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则将所述第一预设缩放因子作为所述第一缩放因子；

S663e，若缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值大于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则减小所述第一预设缩放因子的数值，返回所述步骤S663a，继续对所述第一峰值区域曲线缩放，直至缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，将减小后的所述第一预设缩放因子作为所述第一缩放因子。

7.根据权利要求6所述的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，其特征在于，所述步骤S664包括：

S664a，调取第二预设缩放因子，将所述第二峰值区域曲线中的所有纵坐标乘以所述第二预设缩放因子，得到缩放后的问题碰撞加速度曲线；

S664b，基于缩放后的问题碰撞加速度曲线，依据公式2计算缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值；

S664c，判断缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值是否小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值；

S664d，若缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则将所述第二预设缩放因子作为所述第二缩放因子；

S664e，若缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值大于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，则减小所述第二预设缩放因子的数值，返回所述步骤S664a，继续对所述第二峰值区域曲线缩放，直至缩放后所述问题碰撞点对应的头部损伤仿真评价值小于或等于该问题碰撞点对应的头部损伤目标评价值，将减小后的所述第二预设缩放因子作为所述第二缩放因子。

8.根据权利要求7所述的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，其特征在于，在所述步骤S664之后，所述步骤S665之前，还包括：

S810，判断所述第一缩放因子和所述第二缩放因子是否均大于或等于预设缩放因子阈值；

S820，若所述第一缩放因子和所述第二缩放因子均大于或等于所述预设缩放因子阈值，则执行后续步骤S665。

9.根据权利要求8所述的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，其特征在于，在所述步骤S810之后，还包括：

S830，若所述第一缩放因子和所述第二缩放因子中，有任意一个缩放因子小于所述预设缩放因子阈值，则返回所述步骤S410，重新设定每一个碰撞点的头部损伤目标评价值。

10.根据权利要求9所述的车辆前舱罩盖设计参数的优化方法，其特征在于，在所述步骤S681之后，还包括：

S690，依据所述调整后的可调整参数，返回所述步骤S610，直至所述多个可调整参数满足每一个头部碰撞点的头部损伤评价要求。

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