本發(fā)明涉及一種汽車碰撞波形的評(píng)價(jià)方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種以正面碰撞波形的特征參數(shù)作為指標(biāo)的多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

碰撞波形是車輛碰撞中重要且容易獲得的響應(yīng)特征，是正面碰撞抗撞性設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，同時(shí)也是約束系統(tǒng)匹配過(guò)程中重要的工程參數(shù)。正面碰撞波形不僅可以用來(lái)衡量車輛正碰的劇烈程度，更重要的是碰撞波形和乘員傷害密切相關(guān)。不同的碰撞波形反映了不同的車體結(jié)構(gòu)特征，因此對(duì)車體結(jié)構(gòu)抗撞性的評(píng)價(jià)往往基于碰撞波形開(kāi)展。等效雙臺(tái)階波(equivalentdual-trapeziawave，edtw)是將碰撞波形簡(jiǎn)化成兩個(gè)疊加的梯形波，與詳細(xì)波形在形式上較為接近，不僅能夠準(zhǔn)確表達(dá)碰撞總能量、碰撞時(shí)間等信息，曲線中還包括碰撞持續(xù)時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞壁障時(shí)刻、車體最大壓潰量等信息。是目前普遍認(rèn)可的用于結(jié)構(gòu)抗撞性初始設(shè)計(jì)的目標(biāo)波形。碰撞星級(jí)是各國(guó)新車評(píng)價(jià)規(guī)程中普遍采用的評(píng)價(jià)體系，由乘員傷害與車體結(jié)構(gòu)共同決定。在中國(guó)新車評(píng)價(jià)規(guī)程(cncap)中，將正碰、側(cè)碰、揮鞭傷和主動(dòng)安全裝置等的得分進(jìn)行累加，得到對(duì)應(yīng)的星級(jí)成績(jī)。

目前國(guó)內(nèi)在汽車抗撞性開(kāi)發(fā)過(guò)程中，通常是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完畢之后通過(guò)試驗(yàn)或cae(computeraidedengineering)方法獲得碰撞波形，利用仿真分析獲取乘員傷害進(jìn)而得到車輛評(píng)價(jià)星級(jí)。一旦碰撞波形不合理，會(huì)增加約束系統(tǒng)匹配優(yōu)化的開(kāi)發(fā)難度，甚至導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)整車的安全性能目標(biāo)，此時(shí)需要反復(fù)修改車體結(jié)構(gòu)，直至波形得到改善。在這一過(guò)程中，車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與約束系統(tǒng)匹配過(guò)程相對(duì)獨(dú)立，缺少對(duì)波形質(zhì)量進(jìn)行單獨(dú)評(píng)價(jià)的環(huán)節(jié)，難以評(píng)判車體結(jié)構(gòu)的好壞。因此在車型開(kāi)發(fā)初期，對(duì)碰撞波形質(zhì)量的單獨(dú)評(píng)價(jià)至關(guān)重要。

在汽車的安全性研究領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通常直接采用在碰撞波形上可以提取到的參數(shù)(如車輛最大加速度)，或者采用乘員載荷等間接獲得的參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)波形的優(yōu)劣，這些評(píng)價(jià)方法指標(biāo)單一，且難以轉(zhuǎn)化為車體結(jié)構(gòu)所需要的設(shè)計(jì)參數(shù)。而在整車廠方面，則完全通過(guò)設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行主觀判斷或者進(jìn)行大量重復(fù)的仿真試驗(yàn)來(lái)分析波形質(zhì)量，這就在無(wú)形之中提高了對(duì)設(shè)計(jì)人員專業(yè)素養(yǎng)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的要求，使得波形評(píng)價(jià)方法具有很強(qiáng)的隨意性，同時(shí)耗費(fèi)時(shí)間和財(cái)力，不能很好地滿足實(shí)際應(yīng)用中的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服了現(xiàn)有技術(shù)在判斷碰撞波形優(yōu)劣時(shí)耗時(shí)耗財(cái)，且評(píng)判結(jié)果隨意性較強(qiáng)的問(wèn)題，提供了一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的步驟如下：

1)詳細(xì)波形處理模塊由車體詳細(xì)碰撞波形獲得詳細(xì)波形參數(shù)：

(1)詳細(xì)波形處理模塊得到速度-時(shí)間曲線；

(2)詳細(xì)波形處理模塊再得到位移-時(shí)間曲線；

(3)從詳細(xì)波形提取經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；

2)等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊簡(jiǎn)化車體詳細(xì)碰撞波形及獲得各特征參數(shù)；

3)建立多參數(shù)碰撞波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖；

4)信號(hào)輸出模塊給出評(píng)價(jià)結(jié)果。

技術(shù)方案中所述的詳細(xì)波形處理模塊得到速度-時(shí)間曲線是指：所述的詳細(xì)波形處理模塊將車體詳細(xì)碰撞波形即車體的減速度-時(shí)間曲線采用公式

積分得到速度-時(shí)間曲線；

式中:v為車體速度，單位m/s；v0為碰撞初速度，單位m/s；te為回彈時(shí)刻，單位s；a為車體減速度，單位m/s²。

技術(shù)方案中所述的詳細(xì)波形處理模塊再得到位移-時(shí)間曲線是指：所述的詳細(xì)波形處理模塊(4)再采用公式

將v積分得到位移-時(shí)間曲線；

式中:x為車體位移，單位m；te為回彈時(shí)刻，單位s；v為車體速度，單位m/s。

技術(shù)方案中所述的從詳細(xì)波形提取經(jīng)驗(yàn)參數(shù)是指：為了將詳細(xì)碰撞波形簡(jiǎn)化為雙臺(tái)階波，進(jìn)一步從詳細(xì)波形提取經(jīng)驗(yàn)參數(shù)：

tc為發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻，取車體減速度-時(shí)間曲線上0.02s～0.03s之間的波谷對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)即為tc；

s1為等效雙臺(tái)階波形曲線從0上升到第一臺(tái)階高度的斜率，取車體減速度-時(shí)間曲線上的原點(diǎn)到第一個(gè)波峰點(diǎn)之間的斜率；

s2為等效雙臺(tái)階波形曲線從第一臺(tái)階高度上升到第二臺(tái)階高度的斜率，取車體減速度-時(shí)間曲線上最大的峰值前的一段曲線的斜率，這三個(gè)參數(shù)屬于雙臺(tái)階波形的基本參數(shù)；

所述詳細(xì)波形處理模塊(4)將amax、te、dmax、tc、s1和s2六個(gè)特征參數(shù)以及碰撞初速度v0和詳細(xì)波形輸入等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊(5)中進(jìn)一步處理。

技術(shù)方案中所述的等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊簡(jiǎn)化車體詳細(xì)碰撞波形及獲得各特征參數(shù)的步驟如下：

1)車體詳細(xì)碰撞波形與等效雙臺(tái)階波形的發(fā)動(dòng)機(jī)前端壓潰空間相等，采用公式(3)和公式(4)可以求出發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻的車體速度vc和發(fā)動(dòng)機(jī)前端結(jié)構(gòu)壓潰量d1，其中a為車體加速度，單位為g；v0和vc的單位為m/s；d1單位為m；

2)采用公式(5)求出吸能量密度比α，即發(fā)動(dòng)機(jī)前端的結(jié)構(gòu)所吸收的能量即d1段結(jié)構(gòu)的吸能量與總能量之比；

3)車體詳細(xì)碰撞波形與等效雙臺(tái)階波形發(fā)動(dòng)機(jī)前端的吸能量相等，即發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻的速度vc相等，采用公式(6)求出等效雙臺(tái)階波的第一臺(tái)階高度g1，單位為g；

4)簡(jiǎn)化的等效雙臺(tái)階波形在tc時(shí)刻的速度為vc，在te時(shí)刻的速度為0，即雙臺(tái)階波形tc到te時(shí)刻的速度變化為vc，根據(jù)公式(7)求出等效雙臺(tái)階波的第二臺(tái)階高度g2，單位為g；

5)根據(jù)公式(8)求出階梯比i，即等效雙臺(tái)階波兩個(gè)臺(tái)階的高度g1和g2之比；

6)車體詳細(xì)碰撞波形與等效雙臺(tái)階波形曲線最大動(dòng)態(tài)壓潰量相等，根據(jù)公式(9)求出整車最大動(dòng)態(tài)壓潰量dmax，單位為m；

7)根據(jù)公式(10)求出寬度比w，即發(fā)動(dòng)機(jī)前端結(jié)構(gòu)的壓潰量d1與整車最大動(dòng)態(tài)壓潰量dmax；

所述的等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊將計(jì)算得到的雙臺(tái)階波特征參數(shù)與原始波形的參數(shù)匯總，并篩選出進(jìn)行波形評(píng)價(jià)需要的其各特征參數(shù)：amax、g1、tc、d1、i、w、α，并將各特征參數(shù)的值輸入中央處理模塊。

技術(shù)方案中所述的建立多參數(shù)碰撞波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖步驟如下：

1)所述的中央處理模塊(2)從nhtsa公布的碰撞試驗(yàn)報(bào)告中選取40款車型56km/h正面全寬剛性壁障碰撞的碰撞信息作為研究數(shù)據(jù)，碰撞信息主要包括車體詳細(xì)碰撞波形和車輛的碰撞星級(jí)；

2)將每個(gè)碰撞波形化簡(jiǎn)為等效雙臺(tái)階波形，并提取詳細(xì)碰撞波形基本參數(shù)amax、te、dmax、等效雙臺(tái)階波基本參數(shù)g1、g2、tc、d1和等效雙臺(tái)階波組合參數(shù)i、w、α；

3)匯總40款車的碰撞波形和等效雙臺(tái)階波形的參數(shù)的值，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)；

4)采用線性回歸分析分別對(duì)10個(gè)特征參數(shù)與星級(jí)成績(jī)進(jìn)行相關(guān)性分析，10個(gè)參數(shù)線性回歸分析的方程和決定系數(shù)r²匯總于表2；根據(jù)表2選取r²大于0.1的7個(gè)參數(shù)：amax、g1、tc、d1、i、w、α作為評(píng)價(jià)碰撞波形的特征參數(shù)；

表2碰撞波形參數(shù)y和碰撞星級(jí)x之間的線性回歸方程和r²值

5)將選取的7可特征參數(shù)數(shù)的分布范圍和均值匯總?cè)绫?，確定各碰撞波形特征參數(shù)對(duì)應(yīng)不同星級(jí)的閾值；

表3波形參數(shù)對(duì)不同星級(jí)的分布

6)將7個(gè)碰撞波形的特征參數(shù)對(duì)應(yīng)不同星級(jí)成績(jī)的閾值以蜘蛛圖的方式表達(dá)，即為多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則圖。

技術(shù)方案中所述的信號(hào)輸出模塊給出評(píng)價(jià)結(jié)果是指：

所述的中央處理模塊將信號(hào)處理模塊得到的碰撞波形特征參數(shù)值存入多參數(shù)波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖中，并將帶有碰撞波形參數(shù)值的準(zhǔn)則圖輸出到信號(hào)輸出模塊中，即為評(píng)價(jià)結(jié)果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法可以在不考慮約束系統(tǒng)的情況下對(duì)波形質(zhì)量進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，避免了傳統(tǒng)波形評(píng)價(jià)方法的指標(biāo)單一和隨意性大的問(wèn)題；

2.本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法將詳細(xì)碰撞波形簡(jiǎn)化為等效雙臺(tái)階波形，并提取兩種波形中對(duì)星級(jí)成績(jī)影響較大的特征參數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，所提取的等效雙臺(tái)階波參數(shù)可以作為碰撞波形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，建立結(jié)構(gòu)特性和安全性之間的聯(lián)系，為車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考；

3.本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法確定特征參數(shù)的閾值和星級(jí)成績(jī)的關(guān)系，并以蜘蛛圖的方式呈現(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)果，可以清晰地發(fā)現(xiàn)不合理的參數(shù)，為設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步改善波形質(zhì)量提供參考和指導(dǎo)；

4.本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法創(chuàng)建了包含車輛級(jí)別、評(píng)價(jià)星級(jí)、碰撞波形特征參數(shù)及車體結(jié)構(gòu)參數(shù)等大量車型數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，并將評(píng)價(jià)過(guò)程集成為一個(gè)模塊，具有工程上的可重復(fù)性，代替設(shè)計(jì)人員單純依靠經(jīng)驗(yàn)的主觀評(píng)價(jià)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的模塊結(jié)構(gòu)與流程框圖；

圖2為本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的詳細(xì)波形處理模塊示意圖；

圖3為等效雙臺(tái)階波形的參數(shù)示意圖；

圖4為等效雙臺(tái)階波形的化簡(jiǎn)模型算法示意圖；

圖5為本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法中的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖建立過(guò)程的流程圖；

圖6為本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖；

圖7為本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的實(shí)施例1的評(píng)價(jià)結(jié)果圖；

圖8為本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的實(shí)施例2的評(píng)價(jià)結(jié)果圖；

圖中：1.信號(hào)處理模塊，2.中央處理模塊，3.輸出信號(hào)模塊，4.詳細(xì)波形處理模塊，5.等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的描述：

參閱圖1，本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的模塊構(gòu)架包括信號(hào)處理模塊1、中央處理模塊2與輸出信號(hào)模塊3。其中：

所述的信號(hào)處理模塊1包括詳細(xì)波形處理模塊4與等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊5兩部分。

所述的詳細(xì)波形處理模塊4將輸入的車體碰撞波形積分得到車體碰撞過(guò)程的速度和位移，并提取詳細(xì)碰撞波形的特征參數(shù)。

所述的等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊5將詳細(xì)碰撞波形簡(jiǎn)化為等效雙臺(tái)階波形，并將原始波形和等效雙臺(tái)階波形的信息輸送到中央處理模塊2中。所述的中央處理模塊2將各參數(shù)帶入已經(jīng)建立的多參數(shù)波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖中，并將各參數(shù)的值在準(zhǔn)則圖中的分布位置顯示在輸出信號(hào)模塊3中，即為評(píng)價(jià)結(jié)果。

本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法步驟如下：

1詳細(xì)波形處理模塊4由車體詳細(xì)碰撞波形獲得詳細(xì)波形參數(shù)

1)詳細(xì)波形處理模塊得到速度-時(shí)間曲線：

參閱圖1與圖2，詳細(xì)波形處理模塊4將車體詳細(xì)碰撞波形(碰撞試驗(yàn)中由b柱下端加速度計(jì)采集到的車體減速度信號(hào))車體的減速度-時(shí)間曲線采用公式

積分得到速度-時(shí)間曲線；

式中:v為車體速度，單位m/s；v0為碰撞初速度，單位m/s；te為回彈時(shí)刻，單位s；a為車體減速度，單位m/s²；

2)詳細(xì)波形處理模塊再得到位移-時(shí)間曲線：

參閱圖1與圖2，詳細(xì)波形處理模塊4再采用公式(2)將v(速度-時(shí)間曲線)積分得到位移-時(shí)間曲線；

式中:x為車體位移，單位m；te為回彈時(shí)刻，單位s；v為車體速度，單位m/s。

其中：amax為碰撞波形峰值，是車體減速度-時(shí)間曲線上的最小值(峰值)；te為車輛回彈時(shí)刻，也是車體碰撞速度為零的時(shí)刻，車體速度-時(shí)間曲線上的零點(diǎn)；dmax為車體最大動(dòng)態(tài)壓潰量，也是車體位移-時(shí)間曲線上的最大值，這三個(gè)參數(shù)是業(yè)界公認(rèn)的詳細(xì)波形基本參數(shù)。

3)從詳細(xì)波形提取經(jīng)驗(yàn)參數(shù)

為了將詳細(xì)碰撞波形簡(jiǎn)化為雙臺(tái)階波，進(jìn)一步從詳細(xì)波形提取經(jīng)驗(yàn)參數(shù)：tc為發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻，取車體減速度-時(shí)間曲線上0.02s-0.03s之間的波谷對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)即為tc；s1為等效雙臺(tái)階波形曲線從0上升到第一臺(tái)階高度的斜率，取車體減速度-時(shí)間曲線上的原點(diǎn)到第一個(gè)波峰點(diǎn)之間的斜率；s2為等效雙臺(tái)階波形曲線從第一臺(tái)階高度上升到第二臺(tái)階高度的斜率，取車體減速度-時(shí)間曲線上最大的峰值前的一段曲線的斜率，這三個(gè)參數(shù)屬于雙臺(tái)階波形的基本參數(shù)。所述詳細(xì)波形處理模塊4將amax、te、dmax、tc、s1和s2六個(gè)特征參數(shù)以及碰撞初速度v0和詳細(xì)波形輸入等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊5中進(jìn)一步處理。

2.等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊簡(jiǎn)化車體詳細(xì)碰撞波形及獲得各特征參數(shù)

參閱圖4，等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊5根據(jù)雙臺(tái)階波的簡(jiǎn)化原理將車體詳細(xì)碰撞波形簡(jiǎn)化為等效雙臺(tái)階波形及獲得各特征參數(shù)，步驟如下：

1)兩種波形的發(fā)動(dòng)機(jī)前端壓潰空間相等，采用公式(3)和公式(4)可以求出發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻的車體速度vc和發(fā)動(dòng)機(jī)前端結(jié)構(gòu)壓潰量d1。其中a為車體加速度，單位為g；v0和vc的單位為m/s；d1單位為m。

2)采用公式(5)求出吸能量密度比α，即發(fā)動(dòng)機(jī)前端的結(jié)構(gòu)所吸收的能量(d1段結(jié)構(gòu)的吸能量)與總能量之比；

3)兩種波形發(fā)動(dòng)機(jī)前端的吸能量相等，即發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻的速度vc相等，采用公式(6)求出等效雙臺(tái)階波的第一臺(tái)階高度g1，單位為g。

4)簡(jiǎn)化的等效雙臺(tái)階波形在tc時(shí)刻的速度為vc，在te時(shí)刻的速度為0，即雙臺(tái)階波形tc到te時(shí)刻的速度變化為vc，根據(jù)公式(7)求出等效雙臺(tái)階波的第二臺(tái)階高度g2，單位為g。

5)根據(jù)公式(8)求出階梯比i，即等效雙臺(tái)階波兩個(gè)臺(tái)階的高度g1和g2之比。

6)兩種波形曲線最大動(dòng)態(tài)壓潰量相等，根據(jù)公式(9)求出整車最大動(dòng)態(tài)壓潰量dmax，單位為m。

7)根據(jù)公式(10)求出寬度比w，即發(fā)動(dòng)機(jī)前端結(jié)構(gòu)的壓潰量d1與整車最大動(dòng)態(tài)壓潰量dmax。

根據(jù)上述步驟可以將詳細(xì)碰撞波形簡(jiǎn)化為圖3所示的等效雙臺(tái)階波形，圖中：a、b、c、d、e為等效雙臺(tái)階波的特征點(diǎn)，a為碰撞開(kāi)始點(diǎn)，b為前縱梁碰到壁障的點(diǎn)，c為發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞到壁障的點(diǎn)，d為上邊梁碰到壁障的點(diǎn)，e為車體速度減為零即車體達(dá)到最大動(dòng)態(tài)壓潰量的點(diǎn)，直線ab的斜率s1，直線cd的斜率s2，t1為b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻；t2為d點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，g1為雙臺(tái)階波形第一臺(tái)階的高度，g2為第二臺(tái)階的高度，tc為發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻。

所述的等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊5將計(jì)算得到的雙臺(tái)階波特征參數(shù)與原始波形的參數(shù)匯總，并篩選出進(jìn)行波形評(píng)價(jià)需要的其各特征參數(shù)：amax、g1、tc、d1、i、w、α，并將各特征參數(shù)的值輸入中央處理模塊2。

3.建立多參數(shù)碰撞波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖

參閱圖1和圖5，中央處理模塊2的核心是多參數(shù)碰撞波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖，所述的多參數(shù)波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖是基于統(tǒng)計(jì)信息的基礎(chǔ)上得到的示意圖。本發(fā)明選取nhtsa(美國(guó)高速公路安全管理局nationalhighwaytrafficsafetyadministration)在2011-2015年公布的獲得3星級(jí)以上乘用車的正面56km/h碰撞試驗(yàn)結(jié)果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，完成多參數(shù)碰撞波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖的建立，具體步驟如下：

1)所述的中央處理模塊2從nhtsa公布的碰撞試驗(yàn)報(bào)告中選取40款車型56km/h正面全寬剛性壁障碰撞的碰撞信息作為研究數(shù)據(jù)，碰撞信息主要包括車體詳細(xì)碰撞波形和車輛的碰撞星級(jí)，選取的車型如表1。

表140款車型56km/h正面全寬剛性壁障碰撞的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2)將每個(gè)碰撞波形化簡(jiǎn)為等效雙臺(tái)階波形(化簡(jiǎn)原理參照?qǐng)D4)，并提取詳細(xì)碰撞波形基本參數(shù)(amax、te、dmax)、等效雙臺(tái)階波基本參數(shù)(g1、g2、tc、d1)和等效雙臺(tái)階波組合參數(shù)(i、w、α).

3)匯總40款車的碰撞波形和等效雙臺(tái)階波形的參數(shù)的值，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。

4)采用線性回歸分析分別對(duì)10個(gè)特征參數(shù)與星級(jí)成績(jī)進(jìn)行相關(guān)性分析，10個(gè)參數(shù)線性回歸分析的方程和決定系數(shù)r²匯總于表2。根據(jù)表2選取r²大于0.1的7個(gè)參數(shù)(amax、g1、tc、d1、i、w、α)作為評(píng)價(jià)碰撞波形的特征參數(shù)。

表2碰撞波形參數(shù)y和碰撞星級(jí)x之間的線性回歸方程和r²值

5)將選取的7可特征參數(shù)數(shù)的分布范圍和均值匯總?cè)绫?，確定各碰撞波形特征參數(shù)對(duì)應(yīng)不同星級(jí)的閾值。

表3波形參數(shù)對(duì)不同星級(jí)的分布

6)將7個(gè)碰撞波形的特征參數(shù)對(duì)應(yīng)不同星級(jí)成績(jī)的閾值以蜘蛛圖的方式表達(dá)，如圖6，即為多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則圖。

創(chuàng)建好的多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則圖保存在中央處理模塊2中，如需要更精確的波形參數(shù)閾值可以擴(kuò)大車型的數(shù)據(jù)。

4.信號(hào)輸出模塊3給出評(píng)價(jià)結(jié)果

所述的中央處理模塊2將信號(hào)處理模塊1得到的碰撞波形特征參數(shù)值存入多參數(shù)波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖中，并將帶有碰撞波形參數(shù)值的準(zhǔn)則圖輸出到信號(hào)輸出模塊3中，即為評(píng)價(jià)結(jié)果。

一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的工作原理：

本發(fā)明所述的一種多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的工作原理是選取nhtsa(美國(guó)高速公路安全管理局nationalhighwaytrafficsafetyadministration)在2011-2015年公布的獲得3星級(jí)以上的40款乘用車正面56km/h碰撞試驗(yàn)結(jié)果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在不考慮約束系統(tǒng)的情況下分析碰撞波形參數(shù)對(duì)碰撞星級(jí)的影響。引入等效雙臺(tái)階波形概念，將碰撞波形簡(jiǎn)化為等效雙臺(tái)階波形式，從而提取等效雙臺(tái)階波形參數(shù)，分析等效雙臺(tái)階波形參數(shù)對(duì)星級(jí)的影響，為波形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

本發(fā)明利用線性回歸方法分析碰撞波形參數(shù)(amax、te、dmax、g1、g2、tc、d1、i、w、α)對(duì)星級(jí)成績(jī)的影響，得到線性回歸決定系數(shù)大于0.1的七個(gè)參數(shù)作為評(píng)價(jià)波形質(zhì)量的特征參數(shù)(amax、g1、tc、d1、i、w、α)，并統(tǒng)計(jì)40款車的碰撞波形特征參數(shù)對(duì)應(yīng)不同星級(jí)成績(jī)的分布范圍和均值，確定七個(gè)特征參數(shù)對(duì)應(yīng)不同星級(jí)的閾值，以蜘蛛圖的形式表示出來(lái)，作為多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖。在所述的多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖上，最外圈點(diǎn)劃線代表獲得三星成績(jī)的特征參數(shù)閾值，中間圈虛線代表獲得四星成績(jī)的特征參數(shù)閾值，最內(nèi)圈實(shí)線代表獲得五星成績(jī)的特征參數(shù)閾值?？梢哉J(rèn)為碰撞波形各特征參數(shù)的值在評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖上的位置越靠近內(nèi)圈，則碰撞波形的質(zhì)量越好，越靠近最內(nèi)圈實(shí)線或者在實(shí)線內(nèi)說(shuō)明該碰撞波形獲得五星的可能性越大。

在進(jìn)行碰撞波形評(píng)價(jià)時(shí)，只需將待評(píng)價(jià)的碰撞波形輸入信號(hào)處理模塊1，信號(hào)處理模塊1會(huì)將詳細(xì)波形化簡(jiǎn)為等效雙臺(tái)階波形，并提取詳細(xì)波形的最大加速度amax和等效雙臺(tái)階波形特征參數(shù)(g1、tc、d1、i、w、α)，將這7個(gè)波形參數(shù)的值輸入中央處理模塊2中已建立好的多參數(shù)碰撞波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖，并將帶有待評(píng)價(jià)波形各特征參數(shù)的準(zhǔn)則圖輸出到信號(hào)輸出模塊3。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果圖上各特征參數(shù)值的位置對(duì)波形質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)可以清晰地找到設(shè)計(jì)較差的參數(shù)，為進(jìn)一步改善碰撞波形提供指導(dǎo)。

實(shí)施例1

本實(shí)施例只針對(duì)一款chevroletcruze車型的碰撞波形進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)步驟如下：

1.參閱圖1，將chevroletcruze車型b柱下端采集到的碰撞波形輸入信號(hào)處理模塊1。參閱圖2，信號(hào)處理模塊1中的詳細(xì)波形處理模塊4利用公式(1)和(2)對(duì)碰撞波形進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，得到車體碰撞速度-時(shí)間曲線和位移-時(shí)間曲線。進(jìn)一步地，從碰撞波形中提取峰值amax，并依據(jù)經(jīng)驗(yàn)提取碰撞波形曲線上0.02s-0.03s之間的波谷對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)即為發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻tc，，提取碰撞波形曲線上的原點(diǎn)到第一個(gè)波峰點(diǎn)之間的斜率為s1，提取碰撞波形曲線上的最大的峰值前的一段曲線的斜率為s2；從車體速度-時(shí)間曲線中提取零點(diǎn)te，即車輛回彈時(shí)刻，也是車體碰撞速度為零的時(shí)刻；從車體位移-時(shí)間曲線中提取峰值dmax，即車體最大動(dòng)態(tài)壓潰量。所述詳細(xì)波形處理模塊4將amax、te、dmax、tc、s1和s2六個(gè)特征參數(shù)以及碰撞初速度v0和詳細(xì)波形輸入等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊5中進(jìn)一步處理。

2.等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊5根據(jù)雙臺(tái)階波的簡(jiǎn)化原理將車體詳細(xì)碰撞波形簡(jiǎn)化為等效雙臺(tái)階波形并獲得各特征參數(shù)。參閱圖3和圖4，等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊5采用公式(3)和(4)求出發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻的車體速度vc和發(fā)動(dòng)機(jī)前端結(jié)構(gòu)壓潰量d1；采用公式(5)求出吸能量密度比α；采用公式(6)求出等效雙臺(tái)階波的第一臺(tái)階高度g1；采用公式(7)求出等效雙臺(tái)階波的第二臺(tái)階高度g2；采用公式(8)求出階梯比i；采用公式(9)求出整車最大動(dòng)態(tài)壓潰量dmax；根據(jù)公式(10)求出寬度比w。所述等效雙臺(tái)階波形化簡(jiǎn)模塊5將計(jì)算得到的雙臺(tái)階波特征參數(shù)與原始波形的參數(shù)匯總，并篩選出進(jìn)行波形評(píng)價(jià)需要的其各特征參數(shù)：amax、g1、tc、d1、i、w、α，并將各特征參數(shù)的值輸入中央處理模塊2。

3.中央處理模塊2以表1提供的40款車的碰撞信息為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，建立多參數(shù)碰撞波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖。參閱圖5，中央處理模塊2將每個(gè)碰撞波形化簡(jiǎn)為等效雙臺(tái)階波形(化簡(jiǎn)原理參照?qǐng)D4)，并提取詳細(xì)碰撞波形基本參數(shù)(amax、te、dmax)、等效雙臺(tái)階波基本參數(shù)(g1、g2、tc、d1)和等效雙臺(tái)階波組合參數(shù)(i、w、α)。所述中央處理模塊2匯總40款車的碰撞波形和等效雙臺(tái)階波形的參數(shù)的值，采用線性回歸分析分別對(duì)10個(gè)特征參數(shù)與星級(jí)成績(jī)進(jìn)行相關(guān)性分析，并提取決定系數(shù)r²大于0.1的參數(shù)(amax、g1、tc、d1、i、w、α)作為評(píng)價(jià)碰撞波形的特征參數(shù)。所述中央處理模塊2將7個(gè)碰撞波形的特征參數(shù)對(duì)應(yīng)不同星級(jí)成績(jī)的閾值以蜘蛛圖的方式表達(dá)，如圖7，即為多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則圖。創(chuàng)建好的多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則圖保存在中央處理模塊2中，以便下次評(píng)價(jià)其它碰撞波形時(shí)使用。

4.信號(hào)輸出模塊3給出評(píng)價(jià)結(jié)果所述的中央處理模塊2將信號(hào)處理模塊1得到的碰撞波形特征參數(shù)值存入多參數(shù)波形評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖中，并將帶有碰撞波形參數(shù)值的準(zhǔn)則圖輸出到信號(hào)輸出模塊3中，即為評(píng)價(jià)結(jié)果，如圖8。

設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)待評(píng)價(jià)波形特征參數(shù)值在評(píng)價(jià)結(jié)果圖中的位置判斷波形質(zhì)量，特征值點(diǎn)越靠近中心代表波形質(zhì)量越好。如果碰撞波形需要進(jìn)一步改善，設(shè)計(jì)人員可以直觀的從圖中找到需要改善的結(jié)構(gòu)參數(shù)。參閱圖8，為該波形的評(píng)價(jià)結(jié)果圖，發(fā)現(xiàn)除了d1和w在五星界線以外且靠近五星線的位置，其他參數(shù)均分布在五星圈內(nèi)，證明該碰撞波形質(zhì)量較好，不需要進(jìn)一步改善波形，在后續(xù)仿真和實(shí)車試驗(yàn)中獲得五星成績(jī)的可能性較大。

實(shí)施例2

本實(shí)施例只針對(duì)一款hyundaielantra車型的碰撞波形進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，具體實(shí)施步驟與實(shí)施例1相同。參閱圖8，為該波形的評(píng)價(jià)結(jié)果圖，由圖可以發(fā)現(xiàn)碰撞波形峰值amax在三星界線之外，表明該值較差；發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻tc和發(fā)動(dòng)機(jī)前端碰撞空間d1的值在三星界線與四星界線之間，比較靠近三星線，表明這兩個(gè)參數(shù)需要進(jìn)一步優(yōu)化；階梯比i和吸能量密度α的值靠近四星界線，表明這兩個(gè)值還有繼續(xù)優(yōu)化的空間；第一臺(tái)階高度g1和寬度比w貼近五星線，表明這兩個(gè)值相對(duì)較好。綜合7個(gè)特征參數(shù)的分布情況，表明該波形的質(zhì)量不好，需要進(jìn)一步優(yōu)化。

根據(jù)公式(5)、(8)與(10)，優(yōu)化該碰撞波形可以考慮以下措施：

1.降低第二臺(tái)階高度g2的值可以增大階梯比i；

2.增大第一臺(tái)階高度g1的值可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻的速度vc進(jìn)而增大吸能量密度α；

3.增大發(fā)動(dòng)機(jī)的壓潰空間d1，進(jìn)而延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞時(shí)刻tc。

設(shè)計(jì)人員從以上三個(gè)方面著手可以實(shí)現(xiàn)碰撞波形的優(yōu)化。在該方法提出前，設(shè)計(jì)人員想判斷碰撞波形的好壞，需要將波形帶入madymo軟件中進(jìn)行仿真計(jì)算，如果得到的乘員傷害較大說(shuō)明碰撞波形不好，此時(shí)設(shè)計(jì)人員需要在madymo中進(jìn)行大量的試算，尋找較好的碰撞波形。而采用本發(fā)明所述的多參數(shù)碰撞波形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，設(shè)計(jì)人員只需根據(jù)碰撞波形各特征參數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則圖中的位置就可以找到碰撞波形的優(yōu)化方向，進(jìn)而避免了耗時(shí)耗力的試算過(guò)程。