CN112818473B - 一种用于求解汽车mpdb碰撞工况系统动力学响应的解析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于求解汽车MPDB(Mobile Progressive DeformableBarrier)碰撞工况系统动力学响应的解析方法，包括如下步骤：步骤一、建立壁障、车辆和乘员的碰撞解析模型，并将所述模型简化为等效单自由度模型；步骤二、以FRB工况的碰撞波形作为输入，对壁障和车辆的振动响应求解，得到壁障和车辆的位移，壁障和车辆的加速度，壁障和车辆的速度；步骤三、确定车辆最大加速度、乘员最大加速度、乘员负载指数及壁障最大形变量。
Description
技术领域
本发明属于汽车碰撞解析模型的建模及求解技术领域，特别涉及一种用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法。
背景技术
汽车碰撞安全性是指在交通事故后，能够对车内乘员或车外行人进行保护，以免发生伤害或使伤害减低到最低程度的性能。而碰撞安全性主要包括了两个方面，乘员的碰撞安全和对对车的保护，即兼容性。目前，关于车辆抗撞性的研究日趋成熟，利用汽车正面碰撞概念设计方法已经可以实现车辆结构和约束系统的部分正向设计，法律规范也较为成熟，但主要适用于单工况设计，且倾向于对自车乘员的保护，忽略了汽车碰撞兼容性问题。而关于车辆兼容性的研究，直到2020年欧洲新车评估组织E-NCAP以及2021年中国新车评价规程C-NCAP提出MPDB(Mobile Progressive Deformable Barrier)碰撞工况之前，仍未被法规明确提出并且引起广泛重视，在此前关于车辆兼容性的研究仅涉及到个别自主法规。新型壁障对车碰撞试验，从原来的车与固定壁障的碰撞升级为车与带壁障的移动小车之间的相互碰撞，更加真实地模拟车辆前部碰撞安全事故，即车对车碰撞，而不是车与固定物碰撞，车辆与壁障碰撞速度均为50km/h，重叠量为50％，台车质量为1400kg采用新型MPDB蜂窝铝，与此前的ODB工况采用的蜂窝铝相比不易被击穿，更接近于真实工况，离地高度150mm，在主驾驶位置放置THRO 50th男性假人，在副驾驶放置Hybrid III50th男性假人，在后排放置Q10、Q6儿童假人考察车辆的乘员保护性能。与现有评价指标相对比，除了对乘员进行伤害值评价，还增加了兼容性评价，与伤害值评价不同的是，兼容性评价为罚分制，包含了三个评价参数：壁障的OLC值、壁障穿透和壁障均匀性系数h。新法规规定车辆需同时满足抗撞性和兼容性，然而如今现有研究中，关于车辆兼容性的研究主要是利用仿真技术，缺少相关的理论研究以及数据作指导，通常需要在结构设计完毕之后通过试验或CAE(ComputerAided Engineering)方法获得车辆与壁障前端变形数据以及吸收能量，再根据MPDB评价指标进行评价，如果评价结果达不到法规要求，则需要对车辆前端结构进行反复修改直至满足评价标准。
发明内容
本发明的目的是针对MPDB研究现存的问题，提供了一种用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法，能够在总布置阶段缺少详细数据模型的时候，计算碰撞工况的动力学响应以及兼容性评价指标。
本发明提供的技术方案为：
一种用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法，包括如下步骤：
步骤一、建立壁障、车辆和乘员的碰撞解析模型，并将所述模型简化为等效单自由度模型；
步骤二、以FRB工况的碰撞波形作为输入，对壁障和车辆的振动响应求解，得到壁障和车辆的位移，壁障和车辆的加速度，壁障和车辆的速度；
步骤三、确定车辆最大加速度、乘员负载指数及壁障最大形变量。
优选的是，在所述步骤二中，壁障和车辆的位移的计算公式为：
式中，dB(t)表示壁障的位移，dv(t)表示车辆的位移，ωeq表示等效单自由度模型的固有频率，vo表示碰撞速度，t表示时间，MB表示壁障的质量，M表示车辆的质量。
优选的是，在所述步骤二中，壁障和车辆的加速度的计算公式为：
式中，aB表示壁障的加速度，av表示车辆的加速度，ωeq表示等效单自由度模型的固有频率，vo表示碰撞速度，t表示时间，MB表示壁障的质量，M表示车辆的质量。
优选的是，所述等效单自由度模型的固有频率为：
其中，
式中，Keq单自由度模型的等效刚度，Meq表示单自由度模型的等效质量，K(t)表示车辆前端结构的等效刚度，KB为壁障的等效刚度，MB表示壁障的质量，M表示车辆的质量。
优选的是，在所述步骤二中，壁障和车辆的速度的计算公式为：
vB(t)＝vo-∫aB(t)dt；
v(t)＝vo-∫av(t)dt；
式中，aB(t)表示壁障的加速度，av(t)表示车辆的加速度，vo表示碰撞速度，t表示时间。
优选的是，在所述步骤三中，确定车辆的最大加速度，包括如下步骤：
步骤1、将车辆的前端结构均匀分为十份，以十台阶波为基础，表示车辆的碰撞波形；并且根据所述十台阶波的碰撞波形得到初始刚度；
步骤2、确定步数，并且根据所述初始刚度得到下一步的车辆位移，并计算所述下一步的车辆位移对应的刚度；
步骤3、根据所述步骤2进行迭代计算，得到车辆加速度和时间的对应关系曲线，根据所述曲线得到所述车辆的最大加速度。
优选的是，在所述步骤三中，根据车辆加速度确定乘员最大加速度；
其中，所述乘员加速度通过如下公式进行计算：
式中，ao表示乘员加速度，R(av)为振动方程的特解，ωn为约束系统的固有频率；A为振幅，
为相位角。
优选的是，所述在所述步骤三中，乘员负载指数通过如下公式进行计算：
式中，OLC表示乘员负载指数，t1为乘员运动阶段向前移动65mm的时间，t2为乘员约束阶段向前移动235mm时的时间(这里描述的乘员运动是假设壁障驾驶位有乘员存在，便于计算乘员负载指数，用以评价兼容性)，vB(t)为壁障的速度，v0为壁障初速度。
优选的是，在所述步骤三中，将通过所述解析模型计算得到的壁障的最大位移作为所述壁障的最大形变量。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提出的解析模型，揭示了MPDB碰撞工况下壁障、车辆以及乘员的动力学关系，以及三者在碰撞过程的相互作用机理；
(2)本发明提出的解析方法能够在概念设计阶段还没有详细的车辆3D数模的时候，利用整车质量和总布置参数，方便、快速地求解出壁障、车辆和乘员的动力学响应，并计算车辆的兼容性评价指标；
(3)本发明提出的解析模型可以用来做车辆兼容性评价指标的预测，即在给定整车质量和总布置参数的条件下，预测车辆的兼容性评价指标，从而评价现有车辆结构是否满足兼容性和抗撞性要求；
(4)本发明提出的解析模型适用于汽车碰撞安全性的概念设计阶段，可以结合遗传算法等算法优化车辆的等效刚度，使车辆结构的设计更具有针对性，避免了大量重复的有限元试算过程，节约人力、财力，缩短产品开发周期。
附图说明
图1为本发明所述的可以求解汽车MPDB工况壁障、车辆和乘员动力学响应的解析模型的求解原理图。
图2为本发明所述的壁障-车辆-乘员碰撞解析模型。
图3为本发明所述的根据机械原理简化的壁障与车辆的等效单自由度模型。
图4为本发明所述的壁障的碰撞力-变形量曲线。
图5为本发明所述的FRB工况的车辆碰撞力-位移曲线。
图6为本发明所述的OLC的计算图像。
图7为本发明在模型验证环节所选的三个车型在FRB工况下的碰撞波形图。
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。
如图1所示，本发明提供了一种用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法，基于壁障-车辆-乘员的碰撞解析模型计算碰撞工况的动力学响应以及兼容性评价指标。本发明是基于自然基金项目(基金号：51775228，名称：汽车车身多材料复杂断面薄壁梁结构抗撞性理论模型研究)实施的。
具体求解过程如下：
1、定义参数，设置解析模型的输入和系统参数。
1)解析模型输入参数包括：
M为车辆的质量；K为车辆前端结构的等效刚度；v0为碰撞速度。
2)解析模型系统参数包括：
MB为壁障的质量；KB为壁障的等效刚度；ωn为约束系统固有频率；xB、xv、x0分别为壁障、车辆和乘员在碰撞过程中的位移。
3)解析模型输出参数包括：
车辆最大加速度avmax，乘员最大加速度aomax，乘员负载指数OLC；壁障最大变形量MD。
2、壁障-车辆-乘员碰撞解析模型建立
忽略车辆与壁障在碰撞过程中的旋转作用，以质量块和弹簧刚度为基础单元，搭建壁障-车辆-乘员碰撞解析模型。如图2所示，所述的壁障-车辆-乘员碰撞解析模型为：将本车与对车(壁障)及乘员分别简化为质点M、MB和m，三个质点的正方向分别定义为xv、xB、x0方向，参与碰撞形变的车辆前端结构、约束系统以及壁障分别简化为刚度为K、k和KB的三根弹簧，车辆与壁障的碰撞初速度都为v0，方向相对。该模型可以模拟在碰撞工况下乘员与约束系统及本车与对车之间的相互作用关系。
该模型以概念设计阶段可以获得的壁障参数，包括壁障的质量、等效刚度等，车辆的总布置参数，包括车辆前端结构的吸能空间等，以及乘员约束系统等效比刚度作为系统参数；以车辆FRB工况的碰撞波形为输入；求解壁障、车辆和乘员在碰撞过程中的动力学响应，并进一步计算获得车辆兼容性和乘员安全性评价指标。
3、壁障-车辆-乘员振动响应求解
图2中的壁障-车辆-乘员碰撞解析模型中提取壁障和车辆的部分模型，可以看作是弹簧刚度串联的双自由度振动模型，根据机械原理可以简化为图3所示的等效单自由度模型。
在图3中，veq为等效单自由度模型的等效速度，Meq为等效单自由度模型的等效质量，Keq为等效单自由度模型的等效刚度，计算公式如下所示：
veq＝2vo； (1)
等效单自由度模型的振动方程为:
式中，t为时间，f(t)为等效质量Meq的振动响应，ωeq为系统固有频率。
系统的固有频率ωeq为：
求解振动方程(5)的振动响应如下所示：
式中，C为幅值，
为相位角。
振动方程的初始条件为，在t＝0时，等效质量Meq的位移为0，速度为veq，即f(0)＝0。即f(0)＝0，
将初始条件带入公式(7)有：
壁障和车辆在碰撞过程中做协同振动，振动频率与公式(8)相同，但是振动幅值不同。壁障和车辆的振动响应如下所示：
求解乘员与约束系统部分时，乘员质量块m在碰撞波形av的激励下，做单自由度胁迫振动，其振动方程如公式(13)所示。
以地面为绝对坐标系，xv和xo分别为车辆和乘员的位移，以汽车车身为相对坐标系，则乘员的相对位移为xo/v＝xo-xv，乘员的相对加速度为
在公式(13)中带入乘员的相对位移和相对加速度公式，可以得到单自由度模型的振动方程如下所示：
假定k为线性弹簧刚度系数，引入约束系统的固有频率
对该方程进行求解，得到乘员的运动响应为：
式中，A为振幅，
为相位角，二者可以根据振动方程的初始条件求解。
为振动方程的特解，根据输入车辆波形的不同形式有对应的特解形式，ao表示乘员加速度。
根据经验选取约束系统的比刚度为3600s-2，即
4、壁障和车辆等效刚度求解
图3中等效单自由度模型的等效刚度Keq由壁障和车辆前端结构的等效刚度共同计算。在壁障的调节实验中，壁障与刚性车架相撞，壁障的碰撞力-变形量曲线需要在设定的上下限之间，如图4所示，则认为该壁障合格。取图4中壁障在X轴方向的碰撞力-变形量曲线的上、下限的均值，作为解析模型中壁障的碰撞力-变形量曲线，则壁障的等效线性刚度KB＝800kN/m。
车辆前端结构的等效刚度是根据FRB工况的碰撞波形计算的。在FRB工况中，只有车辆的前端结构变形吸收碰撞能量。因此FRB工况的碰撞力-位移曲线可以作为车辆前端结构的等效刚度曲线，如图5所示。假设在碰撞过程中车辆的质量是恒定的，车辆的碰撞力等于加速度与质量之间的乘积，则位移域的碰撞波形可以看作车辆前端结构的等效比刚度曲线。
车辆的瞬时等效刚度K(t)的计算如公式(19)所示。
式中，t为时间，F(t)为FRB工况碰撞过程中车辆的碰撞力，dv(t)为车辆位移，av(t)车辆加速度。因此，在每个瞬时状态下可以求得，图3中等效单自由度模型的等效刚度Keq(t)为：
5、评价指标输出
MPDB工况的评价主要分为两部分，一部分是乘员伤害，与ODB工况的伤害指标相同；另一部分是车辆兼容性评价。车辆的兼容性是指车辆在保护车内乘员的同时降低对对车的攻击性。本发明计算的车辆的兼容性指标包括：
OLC计算
OLC(occupant load criterion)值的全称是乘员负载指数，原本是根据车辆的碰撞波形来计算乘员的等效加速度，从而评价碰撞波形的剧烈程度。在MPDB工况中，根据壁障的加速度曲线来计算OLC值，作为车辆攻击性的评价指标。通过对正面碰撞波形的剧烈程度进行量化评价，来达到优化约束系统的目的；如果OLC值大代表车辆的攻击性较强，使得碰撞后的壁障加速度曲线剧烈。如果OLC值小代表车辆的攻击性较低。
壁障的OLC值计算如图6所示。图中实线为壁障的速度曲线，是已知的曲线；虚线为等效的乘员速度曲线，是待求解的曲线，由上一步的迭代计算拟合而来。OLC定义为从乘员相对于车辆移动0.065m的时间到乘员相对于车辆移动总计0.3m的时间为止的乘员速度的斜率。
在图6中，虚线与实线之间的面积即为乘员与壁障的相对位移，碰撞开始时，乘员不受约束以匀速运动到t1时刻，乘员与壁障的相对位移S1达到0.065m。此后乘员受到约束作用，开始以恒定的加速度做减速运动，直至t2时刻乘员与壁障速度相同，二者以相同速度继续运动，此时乘员与壁障的相对位移为S1+S2等于0.3m，即S2＝0.235m。则乘员减速过程的斜率为OLC值，相当于乘员的加速度。其中，乘员载荷标准OLC的高性能指标为25g，低性能指标为40g，g为一个重力加速度。
OLC通过以下方程计算求得：
v0-OLC×(t2-t1)＝v(t2)； (23)
式中，v0为壁障的初速度，即为碰撞速度。t1为乘员运动阶段向前移动65mm的时间，t2为乘员约束阶段向前移动235mm时的时间(在运动阶段之后)，即300mm为乘员的运动距离，v0为壁障初速度，也是乘员的初速度；vB(t)为壁障的速度，它可以通过壁障加速度aB(t)积分获得(这里描述的乘员运动是假设壁障驾驶位有乘员存在，便于计算乘员负载指数，用以评价兼容性)；
计算OLC、t1、t2等数值的过程为：
(1)依据公式(21)求出时刻t1
公式(21)的含义就是图6中阴影部分的面积为0.065m时，求这时的t1值；
(2)求解时刻t2将公式(21)+(22)结果如下：
公式(24)可变为：
根据公式(25)及t1的值求出t2。
(3)根据公式(23)求出OLC
到此，所要求得的车辆加速度峰值avmax、乘员加速度峰值aomax、兼容性评价指标：乘员载荷标准OLC和壁障表面击穿情况全部求解完成。
实施例
本实施例利用上述方法对所选取车型进行乘员安全性和车辆兼容性的评价，计算步骤如下：
1、定义参数，设置解析模型的输入和系统参数。
1)解析模型输入参数包括：
车辆的质量M＝1400kg；车辆前端结构的等效刚度K由图7中型车加速度曲线计算得到；碰撞速度v0＝50km/h。
2)解析模型系统参数包括：
壁障的质量MB＝1400kg；壁障的等效刚度KB＝800kN/m；约束系统比刚度
xB、xv、x0分别为壁障、车辆和乘员在碰撞过程中的位移。
3)解析模型输出参数包括：
车辆最大加速度avmax、乘员最大加速度aomax，乘员负载指数OLC；以及壁障最大变形量MD。
2、壁障-车辆-乘员碰撞解析模型建立
忽略车辆与壁障在碰撞过程中的旋转作用，以质量块和弹簧刚度为基础单元，搭建壁障-车辆-乘员碰撞解析模型。如图2所示，所述的壁障-车辆-乘员碰撞解析模型为：将本车与对车(壁障)及乘员分别简化为质点M、MB和m，三个质点的正方向分别定义为xv、xB、x0方向，参与碰撞形变的车辆前端结构、约束系统以及壁障分别简化为刚度为K、k和KB的三根弹簧，车辆与壁障的碰撞初速度都为v0，方向相对。该模型可以模拟在碰撞工况下乘员与约束系统及本车与对车之间的相互作用关系。
该模型以概念设计阶段可以获得的壁障参数，包括壁障的质量、等效刚度等，车辆的总布置参数，包括车辆前端结构的吸能空间等，以及乘员约束系统等效刚度作为系统参数；以车辆FRB工况的碰撞波形为输入；求解壁障、车辆和乘员在碰撞过程中的动力学响应，并进一步计算获得车辆兼容性和乘员安全性评价指标。
3、壁障-车辆-乘员振动响应求解
图2的壁障-车辆-乘员碰撞解析模型中提取壁障和车辆的部分模型，根据机械原理可以简化为图3所示的等效单自由度模型。
在图3中，veq为等效速度，Meq为等效质量，Keq为等效刚度，根据公式(1)、(2)、(3)和(20)计算得到，其中：
veq＝2vo＝2×50＝100km/h
将Keq带入公式(6)得到系统的固有频率ωeq为：
由公式(8)可求得简化模型的振动响应：
由公式(9)、(10)、(11)和(12)得到壁障和车辆的振幅系数u1、u2，壁障和车辆的位移dB和dv，壁障和车辆的加速度aB和av，壁障和车辆的速度vB和v：
将所选的车型在FRB工况下位移域的碰撞波形图带入，便可求得车辆的加速度峰值avmax。为计算方便，在本实施例中将车辆前端结构均匀分成十份，以十台阶波为基础，近似表示车辆的碰撞波形。
将初始速度vo＝50km/h、初始加速度ao＝0.393km/h、初始位移dv＝0、初始刚度K(0)＝10189N/m等条件带入，其中，初始刚度由简化的十台阶波的碰撞波形近似求得；以1×10-4为步数，由初始条件求得下一步的位移并求得相应的刚度，再由车辆刚度求得下一步的位移，继续计算共迭代1200次，从而得出相应的加速度—时间曲线，根据加速度—时间曲线即可得到车辆的加速度峰值avmax＝36.14g。
将计算得到的车辆加速度曲线作为输入对乘员加速度峰值进行求解，由公式(14)～(18)求解可得到乘员的加速度峰值aomax＝54.48g。
4、评价指标输出
MPDB工况的评价主要分为两部分，一部分是乘员伤害，与ODB工况的伤害指标相同；另一部分是车辆兼容性评价。车辆的兼容性是指车辆在保护车内乘员的同时降低对对车的攻击性。
1)OLC计算
壁障的OLC值计算如图6所示。图中实线为壁障的速度曲线，是已知的曲线；虚线为等效的乘员速度曲线，是待求解的曲线，由上一步的迭代计算拟合而来。OLC定义为乘员相对于车辆移动0.065m的时间到乘员相对于车辆移动总计0.3mm的时间为止的乘员速度的斜率。
在图6中，虚线与实线之间的面积即为乘员与壁障的相对位移，碰撞开始时，乘员不受约束以匀速运动到t1时刻，乘员与壁障的相对位移S1达到0.065m。此后乘员受到约束作用，开始以恒定的加速度做减速运动，直至t2时刻乘员与壁障速度相同，二者以相同速度继续运动，此时乘员与壁障的相对位移为S1+S2等于0.3m，即S2＝0.235m。则乘员减速过程的斜率为OLC值，相当于乘员的加速度(这里描述的乘员运动是假设壁障驾驶位有乘员存在，便于计算乘员负载指数，用以评价兼容性)。乘员载荷标准OLC的高性能指标为25g，低性能指标为40g，其中g为一个重力加速度。
在壁障工况的概念设计阶段，OLC值可以通过壁障的速度计算，如公式(21)、(22)、(23)所示：
根据得出的车辆前端等效刚度以及加速度曲线以及公式(21)～(25)联立求解可得到OLC的值，本例中OLC的值为29.17g。
2)壁障表面击穿情况判断
由公式(10)可以求得壁障在MPDB工况下发生的最大变形为：
dmax＝0.55m。
其中，最大变形就是前面计算的壁障位移dB的最大值，车辆加速度曲线通过迭代求解出，系统固有频率就相当于已知，求解公式最大值即可得到。
到此，所要求得的车辆加速度峰值avmax、乘员加速度峰值aomax、兼容性评价指标：乘员载荷标准OLC和壁障表面击穿情况全部求解完成。
由于整车质量对碰撞系统的动力学响应影响较大，所以本次模型验证选取了不同质量的三种车型作为基础数据，三种车型的质量分别为大型车质量1800kg、中型车质量1400kg、小型车质量1100kg，加速度曲线分别如图7中曲线所示，分别计算三种车型的车辆的加速度峰值avmax、乘员加速度峰值aomax、壁障的OLC值和最大变形量MD，以验证本发明提供的汽车碰撞解析方法的准确性。本实施例已公开了质量M＝1400kg的中型车的计算过程，其他两个车型的计算同上；并将计算结果与本次验证选取的三个不同质量的车型的仿真实验数据(实际数据)进行对比，其结果如表1所示：
表1三个车型实际数据和计算结果对比
如表1所示，车辆加速度峰值和OLC值的误差均在±10％以内。由于壁障的变形空间为0.63m，所以当MD≥0.63m，则认为壁障穿透。表1中根据MD的计算结果判断壁障是否穿透，与实际数据也是一致的。这说明该模型对不同车型计算的准确性较好。
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 (6)
1.一种用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、建立壁障、车辆和乘员的碰撞解析模型，并将所述模型简化为等效单自由度模型；
步骤二、以FRB工况的碰撞波形作为输入，对壁障和车辆的振动响应求解，得到壁障和车辆的位移，壁障和车辆的加速度，壁障和车辆的速度；
步骤三、确定车辆最大加速度、乘员最大加速度、乘员负载指数及壁障最大形变量；
在所述步骤二中，壁障和车辆的位移的计算公式为：
式中，dB(t)表示壁障的位移，dv(t)表示车辆的位移，ωeq表示等效单自由度模型的固有频率，vo表示碰撞速度，t表示时间，MB表示壁障的质量，M表示车辆的质量；
壁障和车辆的加速度的计算公式为：
式中，aB表示壁障的加速度，av表示车辆的加速度，ωeq表示等效单自由度模型的固有频率，vo表示碰撞速度，t表示时间，MB表示壁障的质量，M表示车辆的质量；
壁障和车辆的速度的计算公式为：
vB(t)＝vo-∫aB(t)dt；
v(t)＝vo-∫av(t)dt；
式中，aB(t)表示壁障的加速度，av(t)表示车辆的加速度，vo表示碰撞速度，t表示时间。
2.根据权利要求1所述的用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法，其特征在于，所述等效单自由度模型的固有频率为：
其中，
式中，Keq单自由度模型的等效刚度，Meq表示单自由度模型的等效质量，K(t)表示车辆前端结构的等效刚度，KB为壁障的等效刚度，MB表示壁障的质量，M表示车辆的质量。
3.根据权利要求2所述的用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法，其特征在于，在所述步骤三中，确定车辆的最大加速度，包括如下步骤：
步骤1、将车辆的前端结构均匀分为十份，以十台阶波为基础，表示车辆的碰撞波形；并且根据所述十台阶波的碰撞波形得到初始刚度；
步骤2、确定步数，并且根据所述初始刚度得到下一步的车辆位移，并计算所述下一步的车辆位移对应的刚度；
步骤3、根据所述步骤2进行迭代计算，得到车辆加速度和时间的对应关系曲线，根据所述曲线得到所述车辆的最大加速度。
4.根据权利要求3所述的用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法，其特征在于，在所述步骤三中，根据车辆加速度确定乘员最大加速度；
其中，乘员加速度通过如下公式进行计算：
式中，ao表示乘员加速度，R(av)为振动方程的特解，ωn为约束系统的固有频率；A为振幅，
为相位角，av表示车辆的加速度。
5.根据权利要求4所述的用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法，其特征在于，所述在所述步骤三中，乘员负载指数通过如下公式进行计算：
式中，OLC表示乘员负载指数，t1为乘员运动阶段向前移动65mm的时间，t2为乘员约束阶段向前移动235mm时的时间，vB(t)为壁障的速度，v0为壁障初速度。
6.根据权利要求5所述的用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法，其特征在于，在所述步骤三中，将通过所述解析模型计算得到的壁障的最大位移作为所述壁障的最大形变量。
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