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正面碰撞波形評價（下）

2019-04-07 22:47:48·  來源：汽車碰撞安全仿真在線  
　
正面碰撞波形評價（上）01、基于加速度的等效二階波形評價在目標車輛正面碰撞安全設計的早期階段，由于缺乏相應的試驗和數(shù)據，參考現(xiàn)有的星級車是CAE仿真分析的
 
01、基于加速度的等效二階波形評價
 
在目標車輛正面碰撞安全設計的早期階段，由于缺乏相應的試驗和數(shù)據，參考現(xiàn)有的星級車是CAE仿真分析的一個重要手段，如何有效利用星級車的數(shù)據是一個值得研究的問題。
 
在目標前期開發(fā)階段，為了得到胸部得分目標值，希望車體能夠吸收更多的能量，同時計算傳遞路徑能夠傳遞的截面力，得到一個比較合理的能量載荷分布方案至關重要。
等效雙梯形波形EDTW根據變形區(qū)域能量守恒的原理，將碰撞加速度波形簡化成可以轉換成物理特征明顯的兩階等效波形，安全性能較好車體的EDTW應避免出現(xiàn)“一高一低”現(xiàn)象，這里的“高”是第二臺階減速度偏高，而“低”是第一個臺階減速度偏低。
G1、G2目標設定
結構概念設計階段
定義等效雙梯形波的兩個臺階的高度G1和G2之比為階梯比i：
階梯比表征了等效雙梯形波兩個臺階的接近程度，階梯比越接近1，表示雙梯形波越接近矩形波。
根據載荷路徑設計主截面
02、基于VPI波形波形評價
 
什么是VPI
 
根據正面碰撞中假人與車輛的運動關系，根據受力平衡方程，將簡化力學模型中質量塊位移的二階導數(shù)作為波形評價指數(shù)VPI。
約束耦合（restraint Coupling）即乘員通過約束系統(tǒng)被加載的相互作用階段簡化為近似的質量—彈簧系統(tǒng)模型描述。
簡化力學模型涉及常數(shù)slack及spring（k）。
車輛脈沖指數(shù)是一種度量，可用來評估碰撞脈沖對受限乘員的相對嚴重程度。度量采用單自由度模型作為處理工具。
 
VPI計算模型
 
該模型由代表乘員的質量、彈簧和代表約束系統(tǒng)的松弛組成。約束剛度值和松弛度可由設計人員分配。輸入是車體運動，輸出是與乘員質量相關計算的Y加速度脈沖。
通過求解質量的運動方程，將VPI定義為計算乘員質量加速度的最大值。
式中P（t）表達式為：
由于模型的輸出取決于彈簧的特性和松弛量，因此建議為這些參數(shù)選擇固定值，并且僅改變脈沖輸入以計算不同碰撞脈沖的VPI。
質量為1Kg的推薦值為：k= 2500 n/m，s= 0.03m。
VPI曲線如下圖所示：
 
VPI 方法驗證
03、OLC波形評價方法
 
OLC（occupant load criterion乘員載荷準則）是一項評價車輛減速度的指標，它也是在給定某車輛減速度波形的條件下，通過假定乘員做單純的前向運動而求得乘員平均減速度用于評價車輛減速度對乘員作用載荷大小。
 
通過設計約束系統(tǒng)中的自由行程以及約束行程來等效乘員速度時間曲線，以得到約束系統(tǒng)等效到乘員身上的加速度值g。
 
OLC 方法的數(shù)學模型描述
 
假設乘員處于無約束的自由行程，在自由行程中，假人一直保持初始速度直到相對于車身運動距離達到65mm（區(qū)域A1 的面積）。
在此之后進入約束行程，在此過程中假設乘員以恒定的減速度運動直到相對于車身運動235mm（區(qū)域A2 的面積），其中該恒定的減速度就是OLC 的值。
OLC的大小可以在車型開發(fā)早期介入約束系統(tǒng)的方式評估結構耐撞性的安全目標。
 
OLC 方法驗證
 
OLC與胸部加速度的高相關性
OLC與胸部加速度的低相關性
參考文獻
1、汽車碰撞安全
2、正面碰撞波形對乘員傷害值的影響 
3、汽車正面碰撞組合擬合設計理論及安全性研究
4、有效加速度在車輛剛性正面碰撞性能開發(fā)中的應用研究 
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