日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機站
  • 小程序

    汽車測試網(wǎng)

  • 公眾號

    • 汽車測試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測試

聊一聊碰撞波形

2020-08-24 15:18:00·  來源：碰撞與安全  
　
對于汽車碰撞安全工程師來說，碰撞波形應(yīng)該是使用頻率最高的一個專業(yè)名詞了。它是這一行當?shù)膖rouble maker，也是最基本的評價對象，貫穿著整個碰撞安全性能規(guī)劃
對于汽車碰撞安全工程師來說，碰撞波形應(yīng)該是使用頻率最高的一個專業(yè)名詞了。它是這一行當?shù)膖rouble maker，也是最基本的評價對象，貫穿著整個碰撞安全性能規(guī)劃、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、車體測試評價的全過程。
 
01、基礎(chǔ)概念
所謂的碰撞波形，一般是對車體而言的，簡單地說，就是車體在經(jīng)受沖擊之后，在特定位置上所“感受”到的減速度歷程。最典型的碰撞事故形式是，一輛正常行駛的車輛正面撞擊到障礙物后減速停下。接觸力使車身前部結(jié)構(gòu)，如吸能盒、縱梁等產(chǎn)生變形，相應(yīng)地將碰撞載荷傳遞到乘員艙。如今車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念是，乘員艙足夠堅固，以保證事故中乘員有足夠的生存空間(圖 1)。
 
圖 1 潰縮吸能區(qū)與乘員艙
   
因此，在常見的、不太嚴重的正面碰撞工況下，乘員艙變形都很小，或者基本不變形。那么影響艙中乘員的，就是整個乘員艙在前部結(jié)構(gòu)傳遞的載荷作用下的減速過程了。打個比方，把一個雞蛋放到一個非常堅硬的封閉盒子中。盒子比雞蛋稍大，雞蛋可在盒子內(nèi)活動。盒子的堅固并不能保證雞蛋的安全，移動盒子的時候還是需要輕拿輕放。類比到汽車碰撞安全中，就是我們要設(shè)計車身（盒子）的減速過程，也就是所謂的碰撞波形（輕拿輕放），以保護車內(nèi)的乘員（雞蛋）。
 
02、正文

利用碰撞波形的概念，把碰撞過程（正面）分析成兩個階段。1. 碰撞載荷使前部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，作用于乘員艙，使乘員艙減速（碰撞波形輸出，或者碰撞波形產(chǎn)生）；2. 乘員在滿足碰撞波形所描述的減速運動的乘員艙中（碰撞波形輸入），在約束系統(tǒng)作用下的減速運動。嚴格上說，兩個階段是相互耦合、互為影響。但為了方便，在一般的工況下，都可暫時把耦合效應(yīng)去掉。對于結(jié)構(gòu)工程師來說，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的產(chǎn)出就是碰撞波形。只要規(guī)定好，什么樣的碰撞波形是好的，即有利于后續(xù)的乘員約束系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化。
   
有了基于乘員模型的波形評價方法之后，結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計優(yōu)化就有方向。但還有一個問題，就是碰撞波形本身還受到機械結(jié)構(gòu)的限制。例如前述，我們希望碰撞波形前期高一些比較好。但實際上，這點是很難實現(xiàn)的。因為在碰撞的過程中，車身結(jié)構(gòu)從前向后順序變形，最前面的部件承受最大的沖擊能量。如果前面結(jié)構(gòu)（如吸能盒、縱梁前端）做得過強，那么到碰撞中后期，隨著車體速度降低、慣性質(zhì)量減小，那就沒辦法再使這些結(jié)構(gòu)發(fā)生有效變形了。
   
如何讓現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生更理想的波形，甚至借用主動控制技術(shù)，實現(xiàn)完美的波形，是碰撞結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域中的一大話題。

03、補充一點
   
再說一個關(guān)于碰撞波形研究中比較熱門的話題，那就是波形的降維與參數(shù)化。每一個碰撞過程，就對應(yīng)一個碰撞波形，一條加速度的時域曲線。如何對波形曲線的特征進行描述是一個問題。    常見的特征描述方法有，如最基本的，峰值、脈寬、斜率等，但這些方法都太籠統(tǒng)，無法反映細節(jié)的特征差異。后來有人用等效方波、二階波、三階波，又或是用多段線性擬合等。這些都能捕捉一些特征，也容易建立特征與結(jié)構(gòu)之間的直接聯(lián)系（例如斜率與剛度相關(guān)）。但這些方法還是容易忽略細節(jié)特征。尤其是在做某些參數(shù)的穩(wěn)健性分析時，或者碰撞試驗結(jié)果的離散性分析時，把多個波形曲線摞起來，差異很不顯著，難以用傳統(tǒng)的一些特征參數(shù)進行描述（圖 11）
 
圖 11 多次臺車試驗波形
   
利用主成分分析方法（PCA），可以對多條波形的差異特征進行參數(shù)化識別。如上圖的例子中，每個碰撞波形有2220個點，也就是有2220個維度。通過PCA，可以用5個特征參數(shù)，描述數(shù)據(jù)中超過90%的變差。也就是每條曲線從2220維降到了5維。這5個特征參數(shù)，可以用于識別曲線中最顯著的差異(圖 12)。 
 
圖 12 降維后的失真
   
PCA是一種線性的降維方法，還有一些非線性的方法如t-SNE也被積極應(yīng)用于碰撞結(jié)果的分析中。今年LS-DYNA用戶大會上，來自保時捷的工程師Kracker給出了一個面向自動碰撞仿真應(yīng)用的數(shù)據(jù)降維例子(圖 13)?？梢灶A見，人工智能、深度學習等技術(shù)，正在向傳統(tǒng)的碰撞力學領(lǐng)域普及與滲透，為汽車碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析提供新的工具與思路。
 
圖 13 t-SNE與PCA結(jié)果的對比
 
參考文獻：
1.Tamarelli, C.M., AHSS 101: The evolving use of advanced high-strength steels for automotive applications. 2011.
2.Mizuno, K., et al., The crashworthiness of minicars in frontal impact tests, in Proceedings of the 23rd International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles. 2013.
3.Mizuno, K.j., Jido?sha no sho?totsu anzen = Crash safety of passenger vehicles. Shohan. ed. 2012, Nagoya-shi: Nagoya Daigaku Shuppankai. vii, 309 pages.
4.Kübler, L., S. Gargallo, and K. Elsäßer, Frontal crash pulse assessment with application to occupant safety. ATZ worldwide, 2009. 111(6): p. 12-17.
5.Wågström, L., et al., Adaptive structure concept for reduced crash pulse severity in frontal collisions. International Journal of Crashworthiness, 2013. 18(6): p. 597-605.
6.Park, C.-K. and C.-D. Kan, objective evaluation method of vehicle crash pulse severity in frontal new car assessment program (NCAP) tests, in ESV 2015. 2015.
7.Van der Laan, E., Seat belt control: From modeling to experiment, in Department of Mechanical Engineering. 2009, Eindhoven University of Technology.
8.黃毅, et al., 臺車試驗碰撞波形離散性及其對兒童約束系統(tǒng)響應(yīng)影響的研究. 汽車工程, 2016. 38(04): p. 440-445+428.
9.Kracker, D., J. Garcke, and A. Schumacher, Automatic analysis of crash simulations with dimensionality reduction algorithms such as PCA and t-SNE, in 16th International LS-DYNA Users Conference. 2020.
 
文章：黃毅
編輯：谷宗強
廣汽研究院集成安全技術(shù)部
分享到：
 
反對 0 舉報 0 收藏 0 評論 0
滬ICP備11026917號-25