[发明专利]汽车前碰撞实验防火墙侵入量测量计算及云图绘制方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车性能测量计算方法，特别是涉及汽车前碰撞实验防火墙侵入量计算方法。

背景技术

根据国外对交通事故的碰撞重叠率与伤害等级统计，前碰撞试验目前主要被简化为两种 类型——100％重叠刚性墙碰撞(简称“正碰”)和40％重叠可变形壁障碰撞(简称“偏置碰”)。 目前，最严格的正碰试验为美国US-NCAP，碰撞速度不低于56km/h；最严格的偏置碰试验为 欧洲Euro-NCAP和美国IIHS，碰撞速度均不低于64km/h。中国C-NCAP正碰试验速度不低于 50km/h，偏置碰试验速度不低于56km/h。

正碰试验侧重于约束系统的考核，主要检验车内乘员在巨大的冲击惯性力作用下，头部、 胸部以及大腿等受到的伤害，利用座椅、安全带、安全气囊等对乘员加以保护，使伤害降到 最低，由于车身前端全部参与碰撞，与偏置碰相比，乘员舱变形相对较小，因此，正碰试验 主要评估约束系统对乘员的保护。

偏置碰试验侧重于车身结构的考核，由于车辆前端只有一侧参与碰撞，并吸收能量，因 此，车身前结构变形非常大，乘员舱侵入会造成车内乘员严重伤害，与正碰试验相比，偏置 碰车体冲击加速度峰值较小，从而由冲击惯性造成的乘员伤害较小，因此，偏置碰试验主要 评价乘员舱侵入对乘员造成的伤害。

在欧洲Euro-NCAP星级评价体系中，汽车前碰撞安全性能只考查偏置碰试验，主要是由 于偏置碰对车身结构安全设计比正碰提出了更高要求，比如福特F150，1997年获US-NCAP五 星，但IIHS却是Poor评价，2003年福特对该车重新进行了结构设计，IIHS达到Good评价。 因此，基于对偏置碰的考虑，车身结构安全设计方法和理念发生了重大变化，现代车身结构 安全设计基本思路是：优先考虑偏置碰性能要求，配合车身结构适当调整和约束系统匹配兼 顾正碰性能。

偏置碰试验主要考查乘员舱结构完整性，评价指标是A柱最大后移量和防火墙侵入量。 对A柱最大后移量，欧洲Euro-NCAP规定超过200mm扣一分，100mm-200mm之间按线性插 值扣分；对防火墙侵入量，英国MIRA根据前碰撞试验经验规定的防火墙侵入量测量点为六个 (见图1)：点1为制动踏板几何中心在防火墙上X方向的投影；点2、点6分别位于与点1同 一纵坐标两侧200mm处；点3、点4、点5分别位于与点2、点1、点6同一横坐标离前底板 高度20mm处，其侵入量测试结果属于监测项。美国IIHS规定的防火墙侵入量测量点为五个 (见图2)：点1’为制动踏板几何中心在防火墙上X方向的投影；点2’、点4’分别位于与 点1同一纵坐标两侧150mm处；点3’、点5’分别位于与点1’同一纵坐标两侧250mm处， 其侵入量测试结果直接用于对车身结构的星级评价。

对前碰撞实验防火墙侵入量的获取主要有两种方式：一种是对前碰撞实验车防火墙布置 少量侵入量测量点仅测量关键区域侵入量，一种是进行整车前碰撞仿真分析获取防火墙侵入 量，但这两种方式都有相应的缺陷。

目前，前碰撞实验防火墙测量点侵入量主要用于车身结构安全性能的评价，而很少能直 接用于对车身安全结构的设计改进，主要受两个方面因素的限制：一是，对车身结构设计而 言，法规规定的几个测量点侵入量数据难以直观的进行分析与判断，使得重要的实验数据由 于缺乏直观性而不能被工程师所利用；二是，由于受到测试条件、测试技术及测试成本的限 制，只能对防火墙关键区域布置少量点进行实验测量，测量后的数据无法绘制出防火墙侵入 量云图，就很难对车身安全结构性能进行定性分析。因而，评价车身结构安全性能的关键试 验数据——防火墙侵入量，难以有效发挥指导车身结构安全设计的作用。

而在整车前碰撞仿真分析中，防火墙侵入量是一个关键的车身结构安全性能评价参数， 利用后处理软件可直接输出防火墙侵入量云图，由于受仿真分析计算时间限制，侵入量一般 没有考虑车身结构回弹，其结果往往要比碰撞试验结果高。

考虑到两种方式的优缺点，国外出现了一种防火墙侵入量测量技术：首先依靠先进的图 像分析及信息处理技术，在前碰撞试验中使用高速摄像仪记录防火墙测量区域各时刻的变形 信息，然后使用专业的处理软件对变形信息进行分析计算，绘制出各时刻的防火墙侵入量云 图，将各时刻结果进行叠加，从而得到整个动态的防火墙侵入量云图。由于其测量的是整个 防火墙区域，所以获得的防火墙侵入量云图具有测试数据精度高、图像直观的特点，但也意 味着高成本——测试设备昂贵、维护成本高以及前碰撞试验仪器损坏风险较大。