有效加速度在车辆刚性正面碰撞性能开发中应用研究报告终稿.docx

精品学习资源有效加速度在车辆刚性正面碰撞性能开发中的应用讨论黄迎秋，刘伟，黄荣军北京汽车股份有限公司汽车工程讨论院，北京， 100021， huangyingqiu@beijing-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判指标；并对多款不同星级车型应用有效加速度作为指标进行评判，以验证“有效加速度”作为车辆正面结构耐撞性能评判指标的牢靠性；关键词： 正面碰撞；有效加速度；碰撞波型评判指标Application of Effective Acceleration in Frontal Impact Performance EvaluationHuang Yingqiu , LiuWei , HuangrongjunAutomotive Engineering Research Institute, Beijing Automotive Group Co., Ltd., Beijing, 100021,Huangyingqiu@beijing-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 Criteria1 引言在 US-NCAP 车辆刚性壁障正面碰撞试验中，一般考察人的头部损害指数、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、最大压溃量做为评判指标；但这些评判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峻程度，且简单被其他因素所影响；本文将引入“有效加速度”作为评判指标，以能够更精确、完备地评判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点车辆正面碰撞时，变形主要产生在车辆前端， B 柱以后及中心通道在整个碰撞过程中几乎不变形 [1] ，因此通常用 B 柱或中心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；从乘员爱护的角度动身，整车正面碰撞过程中的抱负状态是车体连续做匀减速运动，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步发生压溃和折弯，实际速度要 高于抱负速度；而在碰撞后期，随着前端结构被压实，刚度增大，实际速度会低于抱负速 度，实际速度曲线如图 1 中实线所示；欢迎下载精品学习资源图 1 正面碰撞中抱负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判汽车正面碰撞结构耐撞性的一个综合评定指标；它是依据汽车正面碰撞时的整车速度提取出来的一个数值；2． 3 有效加速度的运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 21%时，该车型星级就为三星或更低；表 1 部分车型 NHTSA数据统计表车型NHTSA星级CPI胸部压缩有效加速加速度峰值速度零穿越最大压溃量〔%>量〔mm>度〔g>〔g>时间 〔ms>〔mm>A4★★★★★729.024.336.372.7658ACCORD★★★★★826.224.734.875.3596CIVIC★★★★★932.126.436.973.1530CAMRY★★★★★922.824.832.875.8576ES350★★★★★824.528.642.966.5431AVENGER★★★★★827.324.533.270.3508FIT★★★★★732.227.840.672.1524ELANTRA★★★★★728.027.537.768.2514CTS★★★★1230.028.053.163.3450COROLLA★★★★1326.130.040.266.2532AZERO★★★★1541.327.057.760.5478COOPER★★★★1227.126.746.249.0402VERSA★★★★1134.830.246.467.6581S2000★★★★1534.325.037.070.7545DISCOVERY II★★★★1238.422.436.882.2615SX4★★★★1933.933.845.459.6498PRIUS★★★★1121.032.548.459.9454YARIS★★★★1325.034.948.361.1546MONTERO★★★2124.436.635.669.9460VERONA★★★2643.535.754.064.0550TRAILBLAZER★★★2545.331.245.975.8548注：以上数据均来自 NHTSA官方网站，选取部分车型某一年的试验数据；3． 3 各评判指标相关程度分析R2，也称为打算系数，是评判拟合程度的指标，它的数值大小可以反映趋势线的估量值与对应的实际数据之间的拟合程度，拟合程度越高，趋势线的牢靠性就越高； R2 的取值范畴在 <0，1）之间，当 R2 等于 1 或接近于 1 时，其牢靠性最高，反之就牢靠性较低；欢迎下载精品学习资源依据表 1 中的数据，绘制出各评判指标与 CPI 之间的 XY 散点图，并对其线性拟合，并求解 R2；图 3~6 分别描述了有效加速度、加速度峰值、速度零穿越时间、最大压溃量与CPI之间的关系；图 3 有效加速度与 CPI 关系图 4 加速度峰值与 CPI 关系图 5 速度零穿越时间与 CPI 关系图 6 最大压溃量与 CPI 关系欢迎下载精品学习资源通过对各评判指标与 CPI 之间的线性拟合，可以运算出各评判指标与 CPI 之间的相关系数，其对比图如图 7 所示；图 7 各评判指标与 CPI线性相关系数对比图由图 7 可以看出，在有效加速度、加速度峰值、速度零穿越时间、整车最大压溃量这4 个评判指标中，有效加速度与 NHTSA 星级的相关程度最高；通过图 3 中的曲线，我们也可以看出，有效加速度与 CPI 大致呈线性关系，即有效加速度越高， CPI 值越大， NHTSA星级越低；通常 5 星级车辆，其有效加速度均小于 27g；四星级及三星级车辆的有效加速度均大于 27g；所以，有效加速度越低，星级越高，整车正面全宽碰撞性能越好；3． 4 有效加速度与胸部压缩量的相关度分析US-NCAP 中，胸部压缩量