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正面碰撞波形评价（下）

2019-04-07 22:47:48·  来源：汽车碰撞安全仿真在线  
　
正面碰撞波形评价（上）01、基于加速度的等效二阶波形评价在目标车辆正面碰撞安全设计的早期阶段，由于缺乏相应的试验和数据，参考现有的星级车是CAE仿真分析的
 
01、基于加速度的等效二阶波形评价
 
在目标车辆正面碰撞安全设计的早期阶段，由于缺乏相应的试验和数据，参考现有的星级车是CAE仿真分析的一个重要手段，如何有效利用星级车的数据是一个值得研究的问题。
 
在目标前期开发阶段，为了得到胸部得分目标值，希望车体能够吸收更多的能量，同时计算传递路径能够传递的截面力，得到一个比较合理的能量载荷分布方案至关重要。
等效双梯形波形EDTW根据变形区域能量守恒的原理，将碰撞加速度波形简化成可以转换成物理特征明显的两阶等效波形，安全性能较好车体的EDTW应避免出现“一高一低”现象，这里的“高”是第二台阶减速度偏高，而“低”是第一个台阶减速度偏低。
G1、G2目标设定
结构概念设计阶段
定义等效双梯形波的两个台阶的高度G1和G2之比为阶梯比i：
阶梯比表征了等效双梯形波两个台阶的接近程度，阶梯比越接近1，表示双梯形波越接近矩形波。
根据载荷路径设计主截面
02、基于VPI波形波形评价
 
什么是VPI
 
根据正面碰撞中假人与车辆的运动关系，根据受力平衡方程，将简化力学模型中质量块位移的二阶导数作为波形评价指数VPI。
约束耦合（restraint Coupling）即乘员通过约束系统被加载的相互作用阶段简化为近似的质量—弹簧系统模型描述。
简化力学模型涉及常数slack及spring（k）。
车辆脉冲指数是一种度量，可用来评估碰撞脉冲对受限乘员的相对严重程度。度量采用单自由度模型作为处理工具。
 
VPI计算模型
 
该模型由代表乘员的质量、弹簧和代表约束系统的松弛组成。约束刚度值和松弛度可由设计人员分配。输入是车体运动，输出是与乘员质量相关计算的Y加速度脉冲。
通过求解质量的运动方程，将VPI定义为计算乘员质量加速度的最大值。
式中P（t）表达式为：
由于模型的输出取决于弹簧的特性和松弛量，因此建议为这些参数选择固定值，并且仅改变脉冲输入以计算不同碰撞脉冲的VPI。
质量为1Kg的推荐值为：k= 2500 n/m，s= 0.03m。
VPI曲线如下图所示：
 
VPI 方法验证
03、OLC波形评价方法
 
OLC（occupant load criterion乘员载荷准则）是一项评价车辆减速度的指标，它也是在给定某车辆减速度波形的条件下，通过假定乘员做单纯的前向运动而求得乘员平均减速度用于评价车辆减速度对乘员作用载荷大小。
 
通过设计约束系统中的自由行程以及约束行程来等效乘员速度时间曲线，以得到约束系统等效到乘员身上的加速度值g。
 
OLC 方法的数学模型描述
 
假设乘员处于无约束的自由行程，在自由行程中，假人一直保持初始速度直到相对于车身运动距离达到65mm（区域A1 的面积）。
在此之后进入约束行程，在此过程中假设乘员以恒定的减速度运动直到相对于车身运动235mm（区域A2 的面积），其中该恒定的减速度就是OLC 的值。
OLC的大小可以在车型开发早期介入约束系统的方式评估结构耐撞性的安全目标。
 
OLC 方法验证
 
OLC与胸部加速度的高相关性
OLC与胸部加速度的低相关性
参考文献
1、汽车碰撞安全
2、正面碰撞波形对乘员伤害值的影响 
3、汽车正面碰撞组合拟合设计理论及安全性研究
4、有效加速度在车辆刚性正面碰撞性能开发中的应用研究 
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