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MPDB工況介紹

2019-07-01 23:11:07·  來源：廣汽研究院集成安全技術(shù)部  作者：李偉,鄭捷  
　
根據(jù)最新的C-NCAP路線圖，2021版C-NCAP將會有重大的調(diào)整。其中，就包括把現(xiàn)行的ODB（正面40%重疊可變形壁障碰撞）工況改為MPDB（Mobile Progressive Deformable
根據(jù)最新的C-NCAP路線圖，2021版C-NCAP將會有重大的調(diào)整。

其中，就包括把現(xiàn)行的ODB（正面40%重疊可變形壁障碰撞）工況改為MPDB（Mobile Progressive Deformable Barrier）或者PDB（Progressive Deformable Barrier）工況，以更加全面的考察兩車碰撞的兼容性，使得車輛在碰撞事故中既能保護(hù)本車乘員（耐撞性），又能減少對另一方碰撞車輛造成的傷害（攻擊性）。

本文根據(jù)最新的2021版C-NCAP路線圖，對MPDB工況的速度、重疊率、臺車、評價(jià)方法、初步仿真分析等進(jìn)行介紹。

01  碰撞工況

試驗(yàn)臺車與測試車輛均以50km/h的速度進(jìn)行碰撞，重疊率為車寬的50%，如圖1所示。

測試車輛的前排和后排均放置相關(guān)碰撞假人，包括駕駛員為THOR 50%假人，副駕駛為Hybrid Ⅲ 5%假人，后排左側(cè)為Hybrid Ⅲ 5%假人，后排右側(cè)為Q6兒童假人。

圖1 碰撞速度及重疊率

02  MPDB移動臺車

移動臺車總質(zhì)量為1400kg±20kg，重心位于縱向中垂面±10mm，前軸向后1000mm ± 30 mm，地面向上500mm±30mm的位置，壁障最低處距離地面150mm±5mm，輪間距離為1500mm±10mm，軸距3000mm±10mm，碰撞塊前面至臺車重心的距離為2290mm ± 30mm。

圖2 移動臺車參數(shù)

03  試驗(yàn)評價(jià)方法（乘員保護(hù)評價(jià)，碰撞相容性評價(jià)）

（1）乘員保護(hù)評價(jià)
-  駕駛員THOR 50%評價(jià)指標(biāo)（與副駕駛相同評價(jià)部位比較，取較差值作為該部位的得分）

表1 駕駛員假人評價(jià)

-  副駕駛員Hybrid Ⅲ 50%評價(jià)指標(biāo)（與主駕駛相同評價(jià)部位比較，取較差值作為該部位的得分）

表2 副駕駛假人評價(jià)

-  兒童假人評價(jià)指標(biāo)

表3 兒童假人評價(jià)

（2）碰撞相容性評價(jià)

1、壁障變形評價(jià)

-  計(jì)算侵入量的標(biāo)準(zhǔn)差s（mm）

①對碰撞后的壁障進(jìn)行掃描，獲得點(diǎn)云，并通過軟件生成1400個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，如圖3所示；

②測量各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)在X方向的侵入量，并計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差；

-  計(jì)算均勻系數(shù)h（%）

①對于s<50mm,h=0；

②對于50≤s≤150mm，h=(s-50)/100；

③對于s＞150mm，h=100%；

2、壁障擊穿評價(jià)MBO

-  若壁障在大于40mm×40mm范圍內(nèi)發(fā)生630mm的侵入深度，則罰2分。如圖4所示。

-  2020、2021年碰撞相容性指標(biāo)最大罰分4分；

-  2022年以后碰撞相容性指標(biāo)最大罰分8分；

     

圖3壁障測量點(diǎn)   圖4壁障擊穿位置范圍

3、乘員負(fù)載指數(shù)OLC

-  提取壁障質(zhì)心的速度曲線，求解OLC

-  OLC計(jì)算公式：


-  臺車中心X方向加速度濾波等級為CFC180，V0為臺車的初速度，t1為MPDB臺車上虛擬假人相對臺車向前自由位移0.065m的時(shí)刻，t2為虛擬假人相對臺車再向前位移0.235m的時(shí)刻。

圖5 OLC計(jì)算方法

4、MPDB相容性罰分Mcompat：

-  OLC＜25g：Mcompat=-2×h-MBO，最多為4分；

-  25g≤OLC≤40g：Mcompat=-2*OLC/15+10/3-h×((4×OLC/10-8)-(2×OLC/15-10/3))-MBO；

-  對于OLC＞40g：Mcompat=-2-6×h-MBO；

圖6 碰撞相容性罰分圖

04  仿真初步分析（有限元建模，仿真結(jié)果分析）

（1）有限元建模

首先，在LSTC免費(fèi)的壁障上建立1400個(gè)彈簧單元，并根據(jù)壁障的定位要求等建立MPDB工況模型，如圖7所示；其次，通過Hyperview輸出臺車的加速度和侵入量，并根據(jù)相容性評價(jià)方法，進(jìn)行Matlab編程，最終得到罰分。

 
圖7 壁障彈簧模型

（2）仿真結(jié)果分析

模型中未放入假人模型，因此僅對測試車輛的耐撞性能和壁障的相容性進(jìn)行初步評價(jià)。從仿真結(jié)果看，大部分測試車輛的耐撞性指標(biāo)優(yōu)于ODB碰撞工況下的表現(xiàn)。但是，對壁障的相容性則表現(xiàn)各異。

①在仿真測試車輛中，并不是質(zhì)量越重，其罰分越大；

②前縱梁區(qū)域是侵入量最大的區(qū)域（觸底）；

③前縱梁與輪子之間的區(qū)域是侵入量落差最大的區(qū)域，導(dǎo)致高侵入量罰分；

④臺車OLC取決于臺車的最終速度變化量和加速度。一般重車對應(yīng)大的速度變化量，加重OLC罰分，寬車對應(yīng)大的加速度，也加重OLC罰分。

⑤壁障第一層蜂窩對應(yīng)前防撞梁、吸能盒的變形，決定車體以什么樣的形狀侵入壁障第二層蜂窩，將影響第二層蜂窩的吸能效率。

⑥壁障第二層蜂窩對應(yīng)前縱梁的變形。第二層蜂窩的強(qiáng)度是遞增的，是壁障主要的吸能區(qū)。

圖8 壁障罰分

05  總結(jié)

MPDB工況中，測試車輛對壁障的入侵為該工況需要解決的難點(diǎn)。為了平衡正碰不同類型工況（全正碰、小偏置碰等）的要求，需要對前機(jī)艙的剛度進(jìn)行平衡，在保證能充分吸能的情況下，減小對臺車壁障的沖擊。
因此，在優(yōu)化MPDB工況時(shí)，需要結(jié)合測試車輛的重量、類型等，重點(diǎn)考慮以下問題：

（1）前防撞梁、吸能盒、前縱梁、上短梁、副車架小縱梁等關(guān)鍵傳力部件的變形模式和變形順序設(shè)計(jì)，以及它們的剛度和強(qiáng)度匹配；

（2）壁障與車前部結(jié)構(gòu)整體剛度、強(qiáng)度的匹配，以及壁障與車接觸面積、接觸位置的設(shè)計(jì)；

（3）壁障與車前部結(jié)構(gòu)的吸能分配，以及速度變化量的關(guān)系。

注：從目前公開的路線圖計(jì)劃中，需要2019年確定工況是MPDB還是PDB，在2020年確定碰撞速度、重疊率和假人評價(jià)。因此，上文所述內(nèi)容為目前有可能實(shí)施的MPDB工況及評價(jià)方法，正式工況及評價(jià)方法以后續(xù)C-NCAP正式版本為準(zhǔn)。
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