[发明专利]一种用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法

说明书

本发明公开了一种用于求解汽车MPDB(Mobile Progressive DeformableBarrier)碰撞工况系统动力学响应的解析方法，包括如下步骤：步骤一、建立壁障、车辆和乘员的碰撞解析模型，并将所述模型简化为等效单自由度模型；步骤二、以FRB工况的碰撞波形作为输入，对壁障和车辆的振动响应求解，得到壁障和车辆的位移，壁障和车辆的加速度，壁障和车辆的速度；步骤三、确定车辆最大加速度、乘员最大加速度、乘员负载指数及壁障最大形变量。

技术领域

本发明属于汽车碰撞解析模型的建模及求解技术领域，特别涉及一种用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法。

背景技术

汽车碰撞安全性是指在交通事故后，能够对车内乘员或车外行人进行保护，以免发生伤害或使伤害减低到最低程度的性能。而碰撞安全性主要包括了两个方面，乘员的碰撞安全和对对车的保护，即兼容性。目前，关于车辆抗撞性的研究日趋成熟，利用汽车正面碰撞概念设计方法已经可以实现车辆结构和约束系统的部分正向设计，法律规范也较为成熟，但主要适用于单工况设计，且倾向于对自车乘员的保护，忽略了汽车碰撞兼容性问题。而关于车辆兼容性的研究，直到2020年欧洲新车评估组织E-NCAP以及2021年中国新车评价规程C-NCAP提出MPDB(Mobile Progressive Deformable Barrier)碰撞工况之前，仍未被法规明确提出并且引起广泛重视，在此前关于车辆兼容性的研究仅涉及到个别自主法规。新型壁障对车碰撞试验，从原来的车与固定壁障的碰撞升级为车与带壁障的移动小车之间的相互碰撞，更加真实地模拟车辆前部碰撞安全事故，即车对车碰撞，而不是车与固定物碰撞，车辆与壁障碰撞速度均为50km/h，重叠量为50％，台车质量为1400kg采用新型MPDB蜂窝铝，与此前的ODB工况采用的蜂窝铝相比不易被击穿，更接近于真实工况，离地高度150mm，在主驾驶位置放置THRO 50th男性假人，在副驾驶放置Hybrid III50th男性假人，在后排放置Q10、Q6儿童假人考察车辆的乘员保护性能。与现有评价指标相对比，除了对乘员进行伤害值评价，还增加了兼容性评价，与伤害值评价不同的是，兼容性评价为罚分制，包含了三个评价参数：壁障的OLC值、壁障穿透和壁障均匀性系数h。新法规规定车辆需同时满足抗撞性和兼容性，然而如今现有研究中，关于车辆兼容性的研究主要是利用仿真技术，缺少相关的理论研究以及数据作指导，通常需要在结构设计完毕之后通过试验或CAE(ComputerAided Engineering)方法获得车辆与壁障前端变形数据以及吸收能量，再根据MPDB评价指标进行评价，如果评价结果达不到法规要求，则需要对车辆前端结构进行反复修改直至满足评价标准。

发明内容

本发明的目的是针对MPDB研究现存的问题，提供了一种用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法，能够在总布置阶段缺少详细数据模型的时候，计算碰撞工况的动力学响应以及兼容性评价指标。

本发明提供的技术方案为：

一种用于求解汽车MPDB碰撞工况系统动力学响应的解析方法，包括如下步骤：

步骤一、建立壁障、车辆和乘员的碰撞解析模型，并将所述模型简化为等效单自由度模型；

步骤二、以FRB工况的碰撞波形作为输入，对壁障和车辆的振动响应求解，得到壁障和车辆的位移，壁障和车辆的加速度，壁障和车辆的速度；

步骤三、确定车辆最大加速度、乘员负载指数及壁障最大形变量。

优选的是，在所述步骤二中，壁障和车辆的位移的计算公式为：

式中，d_B(t)表示壁障的位移，d_v(t)表示车辆的位移，ω_eq表示等效单自由度模型的固有频率，v_o表示碰撞速度，t表示时间，M_B表示壁障的质量，M表示车辆的质量。