泡沫材料高速冲击完整应力-应变曲线的获取方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种高速冲击试验测试数据处理方法，尤其是一种一种泡沫材料高速 冲击完整应力--应变曲线的获取方法，属于测量测试数据分析技术领域。
【背景技术】
[0002] 在汽车碰撞安全技术领域，使用泡沫材料零件实现对碰撞作用力的缓冲，已经在 汽车地毯、顶蓬得到了大量的应用，W减少对人体的伤害。而碰撞安全试验都是一次性的， 做完一次碰撞试验后，试验后的零件只能报废，不能再用于其它试验，同时试验中需要使用 完整的汽车、壁障、人体假人等设施，该些设施成本是非常高的，而且耗费的时间、人力、物 力都是非常庞大的。因此设计该些泡沫缓冲零件采用多次碰撞试验验证的方式是不可行 的，该样人们自然想到借助CAE(计算机辅助工程）技术来设计该些泡沫缓冲零件。在进 行泡沫缓冲零件高速冲击性能CAE仿真分析时，在CAE仿真软件中需要输入完整的W不同 速度冲击泡沫材料情况下的应力-应变曲线，即是要输入应变范围[0,0.99]完整区间应 力一应变曲线，而处于安全考虑及对测试设备的保护一冲头与测试支撑平台必须留有一 定的安全距离，W避免发生冲头与测试支撑平台硬碰硬的情况（会产生极大的撞击音，对 人的耳膜有损伤风险，同时对设备损伤也非常大，有可能直接损坏测试设备），实际中很难 获取到应变在0.85 W上的曲线数据。而完整的材料在不同冲击速度下应力--应变曲线数 据是进行泡沫材料高速冲击CAE仿真性能分析必要输入信息，如果没有该个数据的话，是 没办法进行分析的，数据中包含上千个数据点信息，不同的材料在不同的冲击速度条件下， 数据点信息都是不同的，因此不可能从网络渠道找到参考数据，只能从冲击试验中获得。
[0003] 因此，制定出一种可行的获取泡沫材料高速冲击完整应力--应变曲线方法，对于 成功地实施泡沫材料高速冲击性能CAE仿真分析具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种泡沫材料高速冲击完整应力-应变曲线的获取方法， 从而得到泡沫缓冲零件高速冲击性能CAE仿真分析的必要输入信息，W实现仿真计算。本 发明采用的技术方案是：
[0005] 一种泡沫材料高速冲击完整应力-应变曲线的获取方法，包括下述步骤：
[0006] 步骤（a),测试数据导入；启动处理软件，导入泡沫材料冲击测试得到的冲头加速 度-时间曲线；
[0007] 步骤化），数据滤波及截取；按照SAE J211标准对导入的冲头加速度-时间曲线 进行滤波处理，分别采用SAE60和SAE180方法进行滤波处理，分别得到两条滤波后的曲线 化rvel和化rve2,然后截取有效的曲线数据段，数据起点为加速度发生明显变化的时刻Ti， 数据终点为加速度最大值的时刻T2;
[000引步骤（C)，应力、应变计算；将曲线化rvel截取后的曲线中的Y向坐标点数据乘W 冲头的质量M，根据公式F = Ma，a为冲头加速度，计算得到泡沫材料作用在冲头上的反力 F，冲头与泡沫材料之间的作用面为S，再依据公式；应力o =F/S，计算得到应力-时间曲 线 QirveS ;
[0009] 将曲线化rve2截取后的曲线中的Y向坐标点数据对时间求一次积分，并用冲击初 速度V。减去该个积分值，得到冲击过程实时速度V的速度-时间曲线化rve4,再对速度-时 间曲线进行积分，得到位移山用公式：应变e =d/t，计算得到应变-时间曲线化rve5，t 为泡沫材料厚度；
[0010] 步骤（d)，应力-应变曲线生成；W步骤（C)中得到的应变e为横坐标，应力0为 纵坐标，生成应力-应变曲线化rve6 ;
[0011] 步骤（e)，应力-应变曲线拟合对经过步骤（d)得到的应力-应变曲线化rve6进 行拟合光顺处理，得到应力-应变拟合曲线化rve7 ;
[001引步骤讯，应力-应变偏导数曲线生成对应力-应变拟合曲线化rve7求偏导数 ，得到应力-应变偏导数曲线化rve8;as
[0013] 步骤（g)，应力-应变X轴坐标等间隔曲线生成；对应力-应变拟合曲线化rve7， 采用重采样算法工具，得到X坐标每隔A e取一个坐标点的新的拟合曲线，即应力-应变 X轴坐标等间隔曲线化rve9 ;
[0014] 步骤化)，应力-应变延伸段曲线生成：
[0015] 应力-应变延伸段曲线的Y轴坐标应力0。+用下面的公式化1)和化2)计算；
[0018] 其中，n为正整数，m是一个系数，（e 1，0 1)和（e 2, 0 2)为应力-应变X轴坐标 等间隔曲线化rve9的最后两个间隔点，同时（￡2, 0 2)又作为应力-应变延伸段曲线的第 一个点；通过应力-应变偏导数曲线化rve8求得；应力-应变延伸段曲线的X轴 (义'El 坐标从e 2开始取值，每隔A e取一个点，用上述公式化1)和化2)计算得到Y轴坐标值， 生成应力-应变延伸段曲线化rvelO ;
[0019] 步骤（i)，曲线合并；将步骤（g)和步骤似中得到的应力-应变X轴坐标等间隔 曲线化rve9和应力-应变延伸段曲线化rvelO进行合并，即得到完整的应变变化区间的应 力-应变曲线化rve 11。
[0020] 进一步地，所述步骤（e)中拟合光顺处理的方法是，采用多项式拟合，采用4~7 阶多项式拟合，直接调用有限元后处理软件hypergraph中的curvef it工具，输入拟合的阶 数，即可得到应力-应变拟合曲线。
[0021] 进一步地，步骤（g)中，A e = 0. 01。
[0022] 本发明的优点：本发明提供了一种可行的获取泡沫材料高速冲击完整应力-应变 曲线方法，对于成功地实施泡沫材料高速冲击性能CAE仿真分析具有非常重要的意义。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明的流程图。
[0024] 图2为本发明曲线延伸处理方法的示意图。
[0025] 图3为本发明实施例加速度-时间曲线。
[0026]图4为本发明实施例加速度-时间滤波曲线。
[0027] 图5为本发明实施例加速度-时间截断曲线。
[002引图6为本发明实施例应力-时间曲线。
[0029] 图7为本发明实施例速度-时间曲线。
[0030] 图8为本发明实施例应变-时间曲线。
[0031] 图9为本发明实施例应力-应变曲线。
[0032] 图10为本发明实施例应力-应变拟合曲线。
[0033] 图11为本发明实施例应力-应变偏导数曲线。
[0034] 图12为本发明实施例应力-应变X轴坐标等间隔曲线。
[0035] 图13为本发明实施例应力-应变延伸段曲线。
[0036] 图14为本发明实施例完整应力-应变曲线。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[003引一种EPS泡沫材料冲击测试完整应力--应变曲线生成过程，包含W下步骤：
[0039] 本例中，冲头质量M = 13kg，冲头的冲击初速度Va= 8. 04m/s，冲击作用区域面积 S = 0. 007056m2,被冲击材料（即泡沫材料）的厚度t = 0. 05m ;
[0040] 步骤（a)，测试数据导入：启动有限元后处理软件hypergraph，导入泡沫材料冲击 测试得到的冲头加速度（a)--时间（T)曲线，如图3所示；横坐标为时间；
[0041] 步骤化），数据滤波及截取；按照SAE J211标准对导入的冲头加速度-时间曲线 进行滤波处理，分别采用SAE60和SAE180方法进行滤波处理，分别得到两条滤波后的曲线 化rvel和化rve2,如图4所示；然后截取有效的曲线数据段，数据起点为加速度发生明显变 化的时刻Ti，数据终点为加速度最大值的时刻T,，如图5所示；加速度发生明显变化是指加 速度变化率超过一个设定阔值的情况，或加速度大小超过一个设定阔值的情况；
[0042] SAE J211标准是美国汽车工程学会标准，而SAE60和SAE180是SAE J211标准中 规定的滤波方法。
[0043] 步骤（C)，应力、应变计算；将曲线化rve