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正面碰撞波形評(píng)價(jià)（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(píng)價(jià)（上）01、基于加速度的等效二階波形評(píng)價(jià)在目標(biāo)車輛正面碰撞安全設(shè)計(jì)的早期階段，由于缺乏相應(yīng)的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)，參考現(xiàn)有的星級(jí)車是CAE仿真分析的
 
01、基于加速度的等效二階波形評(píng)價(jià)
 
在目標(biāo)車輛正面碰撞安全設(shè)計(jì)的早期階段，由于缺乏相應(yīng)的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)，參考現(xiàn)有的星級(jí)車是CAE仿真分析的一個(gè)重要手段，如何有效利用星級(jí)車的數(shù)據(jù)是一個(gè)值得研究的問題。
 
在目標(biāo)前期開發(fā)階段，為了得到胸部得分目標(biāo)值，希望車體能夠吸收更多的能量，同時(shí)計(jì)算傳遞路徑能夠傳遞的截面力，得到一個(gè)比較合理的能量載荷分布方案至關(guān)重要。
等效雙梯形波形EDTW根據(jù)變形區(qū)域能量守恒的原理，將碰撞加速度波形簡(jiǎn)化成可以轉(zhuǎn)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(yīng)避免出現(xiàn)“一高一低”現(xiàn)象，這里的“高”是第二臺(tái)階減速度偏高，而“低”是第一個(gè)臺(tái)階減速度偏低。
G1、G2目標(biāo)設(shè)定
結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)階段
定義等效雙梯形波的兩個(gè)臺(tái)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(gè)臺(tái)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(jù)載荷路徑設(shè)計(jì)主截面
02、基于VPI波形波形評(píng)價(jià)
 
什么是VPI
 
根據(jù)正面碰撞中假人與車輛的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，根據(jù)受力平衡方程，將簡(jiǎn)化力學(xué)模型中質(zhì)量塊位移的二階導(dǎo)數(shù)作為波形評(píng)價(jià)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(jiǎn)化為近似的質(zhì)量—彈簧系統(tǒng)模型描述。
簡(jiǎn)化力學(xué)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(píng)估碰撞脈沖對(duì)受限乘員的相對(duì)嚴(yán)重程度。度量采用單自由度模型作為處理工具。
 
VPI計(jì)算模型
 
該模型由代表乘員的質(zhì)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(shè)計(jì)人員分配。輸入是車體運(yùn)動(dòng)，輸出是與乘員質(zhì)量相關(guān)計(jì)算的Y加速度脈沖。
通過求解質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方程，將VPI定義為計(jì)算乘員質(zhì)量加速度的最大值。
式中P（t）表達(dá)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(jì)算不同碰撞脈沖的VPI。
質(zhì)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(yàn)證
03、OLC波形評(píng)價(jià)方法
 
OLC（occupant load criterion乘員載荷準(zhǔn)則）是一項(xiàng)評(píng)價(jià)車輛減速度的指標(biāo)，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(yùn)動(dòng)而求得乘員平均減速度用于評(píng)價(jià)車輛減速度對(duì)乘員作用載荷大小。
 
通過設(shè)計(jì)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(shí)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(xué)模型描述
 
假設(shè)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(duì)于車身運(yùn)動(dòng)距離達(dá)到65mm（區(qū)域A1 的面積）。
在此之后進(jìn)入約束行程，在此過程中假設(shè)乘員以恒定的減速度運(yùn)動(dòng)直到相對(duì)于車身運(yùn)動(dòng)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(píng)估結(jié)構(gòu)耐撞性的安全目標(biāo)。
 
OLC 方法驗(yàn)證
 
OLC與胸部加速度的高相關(guān)性
OLC與胸部加速度的低相關(guān)性
參考文獻(xiàn)
1、汽車碰撞安全
2、正面碰撞波形對(duì)乘員傷害值的影響 
3、汽車正面碰撞組合擬合設(shè)計(jì)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(yīng)用研究 
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