基于波形等效的台车侧面碰撞方法与流程

本发明涉及汽车碰撞试验，具体为基于波形等效的台车侧面碰撞方法。

背景技术：

1、侧面碰撞为汽车碰撞事故中的典型工况，其占碰撞事故的35％左右。在汽车及相关配件的碰撞安全测试中，台车试验是一种常用的测试手段，其能够模拟汽车在碰撞事故中，车内部件在碰撞加速度冲击下的安全表现。台车设备是通过对台车及其上安装的车身或零部件施加一碰撞加速度波形，以模拟汽车在碰撞事故中乘员舱或零部件所受的碰撞加速度冲击。

2、理论上，只需将车门加速度波形输入台车设备，便可自动得到车门的速度曲线。实际上，实际整车碰撞波形加速度过大，台车无法模拟，因此，需要提供基于波形等效的台车侧面碰撞方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供基于波形等效的台车侧面碰撞方法，以解决现有技术中实际整车碰撞波形加速度过大，台车无法模拟的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：基于波形等效的台车侧面碰撞方法，包括以下步骤：

3、s1、进行整车侧面碰撞试验，获得整车的车门胸部加速度曲线，对加速度积分，得到车门胸部速度曲线，以侧面碰撞开始时间为起始o点，车门胸部速度最大时为a点，车门胸部速度减速阶段结束时为b点，车门胸部速度保持水平结束时为c点，将车门胸部速度曲线分为oa、ab、bc三个阶段；

4、s2、按照oa、ab、bc阶段进行波形等效，得到等效车门胸部速度曲线，对等效车门胸部速度求导，得到等效车门胸部加速度曲线；

5、s3、将等效车门胸部加速度波形输入试验台车，进行台车侧面碰撞试验，得到台车侧面碰撞的车门与假人的相对运动关系和假人伤害的关键参数。

6、本方案的有益效果为：在本申请中，对整车侧面碰撞试验得到的车门胸部加速度曲线进行优化，分阶段进行波形等效，构建等效车门加速度曲线，使得该加速度波形能够满足试验台车的实际性能要求，完成台车侧面碰撞试验；同时，通过增加车门空行程的方式即保证了侵入量不会改变，同时又极大的降低了加速度曲线的正向峰值，在保护台车设备的同时，速度曲线和位移曲线均可保证，从而有效保证侧面碰撞试验的顺利开展，使得台车侧面碰撞模拟的试验结果参数能够与整车侧面碰撞试验结果相对标。

7、进一步地，s4、将台车侧面碰撞试验获得关键参数和整车侧面碰撞试验进行归一化评价和曲线时间历程评价。通过对关键参数的对比评价，验证通过对加速度曲线进行等效波形，以控制台车侧面试验的波形加载的试验方法的有效性，优化加速度信号的方法简单有效，相比传统的侧面台车试验，提升了模拟精度，降低了试验成本。

8、进一步地，步骤s2中，oa阶段的波形等效具体为：增加等效车门空行程，即等效车门胸部速度曲线中，以m点为起始点，n点为车门胸部速度曲线中o点的等效速度点，p点为等效车门胸部速度和车门胸部速度重合点，o-m-p围成的面积为新增的侵入位移s1，o-m-n围成的面积为蜂窝铝与二级滑台的间距s2，o-p-n围成的面积为门板与座椅增加的间距s3，且s2+s3＝s1。

9、由于假人所承受的冲击载荷与车门对假人的侵入量直接相关，而侵入量又由相对速度所决定，车门与假人的接触出现在a点之前，优化oa段的速度不会对假人伤害造成影响，且oa段是引起加速度峰值的主要因素。因此对oa段的时间历程进行延长，使台车以更长的时间加速到峰值，从而降低加速度峰值，且延长后的加速度峰值导致车门的侵入位移增加，因此需增加车门与座椅之间的距离，从而抵消增加的侵入位移，即让车门经历一段空行程，保证侵入量不变。

10、进一步地，步骤s2中，ab、bc阶段的波形等效可通过台车控制软件手动调整。ab段和bc段速度的细微变化，对假人的伤害影响不大，通过台车控制软件手动调整，对这两个阶段的速度曲线进行等效，使得加速度曲线的正负峰值均大大降低，从而台车设备可模拟加载，在保护设备的同时，速度曲线和位移曲线均可保证，从而有效保证实验的顺利开展。

11、进一步地，步骤s3中，台车侧面碰撞试验具体为：将等效车门胸部加速度波形输入试验台车，加速冲击杆通过气压装置冲击台车台面，台车台面在伺服制动装置的作用下，按输入的加速度波形向前运动，并带动车门内板一并向前运动，台车台面的速度等效为车门内板的速度，从而实现车门按给定的速度侵入座椅及假人；固定在台车台面上的蜂窝铝撞击滑轨上的二级滑台，座椅通过座椅固定工装固定在二级滑台上，假人放置在座椅上，二级滑台在受到蜂窝铝撞击后带动座椅及假人在滑轨上向前运动，从而模拟整车侧面碰撞后车辆的速度。

12、该侧面碰撞试验装置的结构简单，能够有效预测和验证假人的伤害，二级滑台在受到蜂窝铝撞击后带动座椅及假人在滑轨上向前运动，从而模拟整车侧面碰撞后车辆的速度，同时蜂窝铝面积可调，进而根据需要动态调整车辆速度。

13、进一步地，步骤s3中，台车车门与假人的相对运动关系关键参数包括：台车车门速度、台车假人骨盆速度、台车车门位移和台车假人骨盆位移；

14、假人伤害的关键参数包括：头部加速度ax、头部加速度ay、头部加速度az、肩部力fy、肩部位移dy、胸部位移rib-1-dy、胸部位移rib-2-dy、胸部位移rib-3-dy、腹部位移rib-1-dy、腹部位移rib-2-dy、髋骨力fy和髂骨力fy。

15、通过对头部、肩部、胸部和骨盆位置的关键参数曲线对比，台车侧面碰撞各参数的曲线历程与整车碰撞基本一致，关键参数的峰值和时间历程曲线与整车吻合度较高，精度可控，试验方法，该方法能够有效预测和验证假人的伤害并为侧面约束系统设计提供有力支持。

技术特征：

1.基于波形等效的台车侧面碰撞方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于波形等效的台车侧面碰撞方法，其特征在于，还包括：s4、将台车侧面碰撞试验获得关键参数和整车侧面碰撞试验进行归一化评价和曲线时间历程评价。

3.根据权利要求2所述的基于波形等效的台车侧面碰撞方法，其特征在于，步骤s2中，oa阶段的波形等效具体为：增加等效车门空行程，即等效车门胸部速度曲线中，以m点为起始点，n点为车门胸部速度曲线中o点的等效速度点，p点为等效车门胸部速度和车门胸部速度重合点，o-m-p围成的面积为新增的侵入位移s1，o-m-n围成的面积为蜂窝铝与二级滑台的间距s2，o-p-n围成的面积为门板与座椅增加的间距s3，且s2+s3＝s1。

4.根据权利要求3所述的基于波形等效的台车侧面碰撞方法，其特征在于：步骤s2中，ab、bc阶段的波形等效可通过台车控制软件手动调整。

5.根据权利要求4所述的基于波形等效的台车侧面碰撞方法，其特征在于：步骤s3中，台车侧面碰撞试验具体为：将等效车门胸部加速度波形输入试验台车，加速冲击杆通过气压装置冲击台车台面，台车台面在伺服制动装置的作用下，按输入的加速度波形向前运动，并带动车门内板一并向前运动，台车台面的速度等效为车门内板的速度，从而实现车门按给定的速度侵入座椅及假人；固定在台车台面上的蜂窝铝撞击滑轨上的二级滑台，座椅通过座椅固定工装固定在二级滑台上，假人放置在座椅上，二级滑台在受到蜂窝铝撞击后带动座椅及假人在滑轨上向前运动，从而模拟整车侧面碰撞后车辆的速度。

6.根据权利要求5所述的基于波形等效的台车侧面碰撞方法，其特征在于，步骤s3中，台车车门与假人的相对运动关系关键参数包括：台车车门速度、台车假人骨盆速度、台车车门位移和台车假人骨盆位移；

技术总结
本发明涉及汽车碰撞试验技术领域，具体为基于波形等效的台车侧面碰撞方法，包括以下步骤：S1、将车门胸部速度曲线分为OA、AB、BC三个阶段；S2、按照OA、AB、BC阶段进行波形等效，得到等效车门胸部加速度曲线；S3、将等效车门胸部加速度波形输入试验台车，进行台车侧面碰撞试验，得到台车侧面碰撞的车门与假人的相对运动关系和假人伤害的关键参数。通过分阶段进行波形等效，构建等效车门加速度曲线，使得加速度波形能够满足试验台车的实际性能要求，完成台车侧面碰撞试验；同时，通过增加车门空行程的方式降低加速度曲线的正向峰值，在保护台车设备的同时，速度曲线和位移曲线均可保证，从而有效保证侧面碰撞试验的顺利开展。

技术研发人员：张鹏,万火旺,王国杰,冯星星,林诚,崔洪峰,叶峻建,杨峰
受保护的技术使用者：中国汽车工程研究院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10