[发明专利]一种协同正面碰撞多工况的汽车前端结构能量管理方法

权利要求书

1.一种协同正面碰撞多工况的汽车前端结构能量管理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、根据总布置阶段的车辆硬点尺寸确定车辆前端吸能总空间；将所述车辆前端吸能总空间划分为多个吸能子空间，并将FRB工况碰撞原波形分解为与所述吸能子空间一一对应的子波形，建立车辆前端结构三维解析模型；

其中，每个所述子波形的幅值为FRB工况碰撞原波形的幅值与其对应的吸能子空间的吸收能量占比的乘积；

步骤二、基于MPDB工况，对所述前端结构三维解析模型进行求解，得到车辆和壁障的运动响应，确定碰撞过程中壁障和车辆的变形、壁障和车辆的加速度及壁障和车辆的速度；并根据所述运动响应得到乘员负载指数、壁障表面击穿情况、壁障的均匀性指标和兼容性罚分；以及

基于SOB工况，对所述前端结构三维解析模型进行求解，得到碰撞结束时车辆乘员舱的形变量。

2.根据权利要求1所述的协同正面碰撞多工况的汽车前端结构能量管理方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述车辆前端解析模型的建立方法为：

将车辆前端每个吸能子空间都简化为刚度为k_ij的弹簧，将车辆简化为质量块；

其中，

式中，q_ij为吸能子空间的吸收能量占比；a_v为碰撞波形，d_v为车辆位移，M为整车质量，i为车辆前端吸能总空间沿车辆的横向分解的个数，j为车辆前端吸能总空间沿车辆的垂向分解的个数。

3.根据权利要求2所述的协同正面碰撞多工况的汽车前端结构能量管理方法，其特征在于，在所述步骤二中，对所述前端结构三维解析模型进行求解之前，还包括：

基于MPDB工况，将壁障在横向和垂向划分为与车辆前端的吸能子空间相对应的多个区域，将所述多个区域分别简化为弹簧；并根据机械原理将壁障和车辆的碰撞模型简化为等效单自由度模型。

4.根据权利要求3所述的协同正面碰撞多工况的汽车前端结构能量管理方法，其特征在于，在所述步骤二中，乘员负载指数通过如下公式进行计算：

式中，OLC表示乘员负载指数，t₁为乘员运动阶段向前移动65mm的时间，t₂为乘员约束阶段向前移动235mm时的时间，v_B(t)为壁障的速度，v₀为壁障初速度。

5.根据权利要求4所述的协同正面碰撞多工况的汽车前端结构能量管理方法，其特征在于，在所述步骤二中，兼容性罚分的计算公式为：

当OLC25g时，M_compat＝-2·h-M_BO；

当25g≤OLC≤40g时，

M_compat＝-2·OLC/15+10/3-h·((4·OLC/10-8)-(2·OLC/15-10/3))-M_BO；

当OLC40g时，M_compat＝-2-6·h-M_BO；

式中，h为均匀系数，M_BO为触底罚分。

6.根据权利要求5所述的协同正面碰撞多工况的汽车前端结构能量管理方法，其特征在于，所述均匀系数，根据壁障的均匀性指标确定；其中：

当SD50时，h＝0；

当50≤SD≤150时，h＝(SD-50)/100；

当SD≥150时，h＝100％；

式中，SD为壁障的均匀性指标。

7.根据权利要求6所述的协同正面碰撞多工况的汽车前端结构能量管理方法，其特征在于，所述壁障均匀性指标的计算公式为：

式中，SD为壁障的均匀性指标，d_Bij为壁障每个子空间的位移，为壁障位移均值，m为吸能子空间的个数。