[发明专利]确定汽车低速碰撞保险杠横梁最大变形量的方法

权利要求书

1.一种确定汽车低速碰撞保险杠横梁最大变形量的方法，其特征在于，具体实施步骤如下：

1)建立汽车保险杠横梁低速碰撞的力学模型；

2)对汽车保险杠横梁低速碰撞的力学模型进行分析，确定摆锤、刚塑性横梁和车身质量块的速度分布；

3)确定汽车保险杠塑性铰接处的轴力和弯矩；

4)建立汽车保险杠横梁低速碰撞的动力学方程；

5)采用有限差分法求解动力学方程，最后确定汽车低速碰撞保险杠横梁最大变形量。

2.根据权利要求1所述的确定汽车低速碰撞保险杠横梁最大变形量的方法，其特征在于，所述步骤1)的具体步骤为：

a)将摆锤表示为一个二维平面上具有实际摆锤外形的刚体；

b)将汽车保险杠表示为一个一维刚塑性横梁；

c)将汽车车身表示为两个质量块，铰接在保险杠刚塑性横梁两侧；

d)汽车车身质量块受两端支撑约束。

3.根据权利要求1所述的确定汽车低速碰撞保险杠横梁最大变形量的方法，其特征在于，所述步骤3)的具体步骤为：

a)利用达朗贝尔原理对摆锤、刚塑性横梁和车身质量块的受力情况进行分析；

b)采用拉伸弯曲共同作用的塑性准则确定塑性铰接处轴力和弯矩的关系式；

c)根据梁结构的广义塑性增量流动法则确定塑性铰接处轴向拉伸应变、转角和轴力之间的关系；

d)确定汽车保险杠塑性铰接处的轴力和弯矩。

4.根据权利要求1所述的确定汽车低速碰撞保险杠横梁最大变形量的方法，其特征在于，所述步骤4)的具体步骤为：

a)根据碰撞过程中系统只受轴向约束，建立汽车保险杠刚塑性横梁的动量方程；

b)建立汽车保险杠刚塑性横梁的动量矩方程；

c)确定汽车保险杠横梁低速碰撞的动力学方程，如下式所示：

Au..+Bθ..+Cθ.2=0Du..+Eu.θ.+Fθ.2+Gθ..=MO]]>

其中u表示汽车在碰撞过程中的产生线位移；表示汽车在碰撞过程中的相应产生线速度；表示汽车在碰撞过程中的相应产生线加速度；θ表示汽车保险杠横梁在碰撞过程中发生转动的角度；表示汽车保险杠横梁在碰撞过程中发生转动的角速度；表示汽车保险杠横梁在碰撞过程中发生转动的角加速度；M_O表示碰撞过程中对汽车保险杠横梁中心初始位移点的力矩；A,B,C,D,E,F,G表示于汽车、汽车保险杠及相关碰撞物体的质量和几何尺寸有关的相关系数。

5.根据权利要求1所述的确定汽车低速碰撞保险杠横梁最大变形量的方法，其特征在于，所述步骤5)的具体步骤为：

a)采用有限差分法进行迭代求解，每一个迭代步中刚塑性横梁的轴力，若轴力大于刚塑性横梁的塑性极限轴力，使轴力等于塑性极限轴力；

b)采用有限差分法进行迭代求解，求解每一个迭代步中刚塑性横梁的角速度，当刚塑性横梁的角速度为0时，迭代结束，此时保险杠变形最大，从而确定汽车低速碰撞保险杠横梁最大变形量，如下式所示：

δ_max＝(R-Rcosθ_max)+(L-L₂-Rsinθ_max)tanθ_max

其中R表示碰撞物体边缘段倒角的半径，θ_max表示汽车保险杠横梁在碰撞过程中发生转动的最大角度，L表示汽车保险杠横梁长度的一半，L₂表示汽车保险杠横梁碰撞接触面直线长度的一半。