有效加速度在车辆刚性正面碰撞性能开发中应用研究分析_终稿.docVIP

有效加速度在车辆刚性正面碰撞性能开发中的应用研究 黄迎秋，刘伟，黄荣军 北京汽车股份有限公司汽车工程研究院，北京，100021，huangyingqiu@ 摘 要：本文引入“有效加速度”作为车辆正面碰撞结构耐撞性能的一个评价指标。并对多款不同星级车型应用有效加速度作为指标进行评价，以验证“有效加速度”作为车辆正面结构耐撞性能评价指标的可靠性。 关键词：正面碰撞；有效加速度；碰撞波型评价指标 Application of Effective Acceleration in Frontal Impact Performance Evaluation Huang Yingqiu , LiuWei , Huangrongjun Automotive Engineering Research Institute, Beijing Automotive Group Co., Ltd., Beijing, 100021, Huangyingqiu@ Abstract: This paper introduces an Effective Acceleration concept to evaluate the frontal impact performance. A variety of vehicles from US-NCAP test database with different star ratings are studied, and the validity and the usefulness of the Effective Acceleration as a severity index of the impact pulse are verified. Keywords: Frontal Impact; Effective Acceleration; Pulse Evaluation Criteria 1 引言 在US-NCAP车辆刚性壁障正面碰撞试验中，一般考察人的头部伤害指数、胸部加速度。这些考察指标反映了车身的结构耐撞性、乘员约束系统特性及两者相匹配这三个方面的综合性能。对于车身结构耐撞性，刚性壁障正面碰撞通常以加速度峰值、速度零穿越时间、最大压溃量做为评价指标。但这些评价指标仅考虑了加速度波形的某个方面，并不能完全表征碰撞波形的严重程度，且容易被其他因素所影响。本文将引入“有效加速度”作为评价指标，以能够更准确、完备地评价刚性壁障正面碰撞性能。 2 有效加速度理论 2．1 正面碰撞车体速度特征 车辆正面碰撞时，变形主要产生在车辆前端，B柱以后及中央通道在整个碰撞过程中几乎不变形[1]，因此通常用B柱或中央通道上采集到的减速度信号来描述车体的运动，进行相关的分析。 从乘员保护的角度出发，整车正面碰撞过程中的理想状态是车体持续做匀减速运动，其速度曲线如图1中虚线所示。实际碰撞过程中，车身的结构设计，很难使得车辆保持匀减速运动状态。碰撞的前期，随着碰撞盒和纵梁等部件逐渐发生压溃和折弯，实际速度要高于理想速度。而在碰撞后期，随着前端结构被压实，刚度增大，实际速度会低于理想速度，实际速度曲线如图1中实线所示。 图1 正面碰撞中理想与实际整车运动速度曲线的比较 2．2 有效加速度定义 有效加速度是评价汽车正面碰撞结构耐撞性的一个综合评定指标。它是根据汽车正面碰撞时的整车速度提取出来的一个数值。 2．3 有效加速度的计算 将测得的整车加速度曲线积分，会得到速度曲线，找到最大的反弹速度值，删除其后的部分，沿水平方向将曲线延长，处理后的曲线如图2a所示。连接速度曲线的初始点（0，vi）和中值点（tc,，（vi+vr）/2），作一条直线，交于曲线的延长线于点tf，见图2a。设该直线与原曲线围成的两部分面积分别为A、B。过中值点（tc,，（vi+vr）/2）再作一条直线MN，它与过初始点vi和终点tf的水平线分别交于点M和N，记直线MN与先前直线围成的两部分面积为C和D，则曲线MN的斜率可由以下的关系确定： A+B=C+D，如图2b所示，直线MN的斜率即为从试验加速度曲线中提取的有效加速度。 a b 图2 有效加速度计算示意图 3 有效加速度的应用 以下基于公开的NHTSA US-NCAP数据库，通过具体的应用实例，确定了有效加速度与碰撞安全性能星级目标之间的联系，从而验证了有效加速度作为结构耐撞性评价指标的合理性。 3．1 NHTSA评价标准的简介 NHTSA是美国高速公路安全管理局的简称，是美国政府部门汽车安全的最高主管机关。作为美国政府部门车辆安全监管的权威性机构，承担着确保各类车辆必须符合机动车安全法规要求的重要职责。NH