黃超群

摘 要：文章以減速臺(tái)車的波形發(fā)生器為對(duì)象，研究了波形發(fā)生器中吸能鋼板長度、減速臺(tái)車初速度對(duì)吸能鋼板的加速度曲線的影響。在此基礎(chǔ)上，以座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的加速度曲線為目標(biāo)曲線，進(jìn)行了真實(shí)的臺(tái)車碰撞試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)得到的加速度曲線與目標(biāo)加速度曲線是吻合的，可見對(duì)波形發(fā)生器的研究是有效的，該研究成果可以降低汽車碰撞試驗(yàn)成本和縮短研發(fā)時(shí)間。關(guān)鍵詞：減速臺(tái)車;波形發(fā)生器;加速度曲線中圖分類號(hào)：U284.7? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）02-89-03

Abstract： Taking the waveform generator of the deceleration sled as the object of study， this paper studies the influence of the length of the energy absorbing steel plate and the initial speed of the deceleration sled on the acceleration curve of the energy absorbing steel plate in the waveform generator. On this basis， taking the acceleration curve of seat dynamic test as the target curve， the real car crash test and computer simulation test are carried out. The acceleration curves obtained from the tests are in agreement with the target acceleration curve. It is obvious that the research on waveform generator is effective， and the research results can reduce the car crash test. Test cost and shorten R&D time.Keywords： Deceleration sled; Waveform generator; Acceleration curveCLC NO.： U284.7? Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）02-89-03

前言

由于減速臺(tái)車的配置價(jià)格和維護(hù)成本低，其試驗(yàn)結(jié)果能達(dá)到國內(nèi)外法規(guī)或者標(biāo)準(zhǔn)的要求，也能再現(xiàn)不同法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的實(shí)車碰撞曲線，因而在國內(nèi)外各企業(yè)或機(jī)構(gòu)得到了廣泛使用。但是減速臺(tái)車模擬實(shí)車碰撞曲線存在著較大難度，需要具有比較精確的計(jì)算手段和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，才能較準(zhǔn)確地模擬再現(xiàn)^[1，2]。

本文以減速度臺(tái)車為研究對(duì)象，研究了碰撞曲線生成器中吸能鋼板長度、減速度臺(tái)車初速度對(duì)加速度曲線的影響，在此基礎(chǔ)上，以座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的加速度曲線為目標(biāo)曲線，進(jìn)行了真實(shí)的臺(tái)車碰撞試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)得到的加速度曲線與目標(biāo)加速度曲線是吻合的，可見對(duì)波形發(fā)生器的研究是有效的，該研究成果可以降低汽車碰撞試驗(yàn)成本和縮短研發(fā)時(shí)間。

1 減速臺(tái)車波形發(fā)生器結(jié)構(gòu)

臺(tái)車試驗(yàn)系統(tǒng)包含兩大部分：第一部分是臺(tái)車框架，用于承載各試驗(yàn)樣品;第二部分是吸能裝置即波形發(fā)生器，用于產(chǎn)生碰撞過程中需要的加速度。臺(tái)車吸能裝置是臺(tái)車系統(tǒng)中的核心，其通過鋼板的不同組合和排列方式得到不同的阻力，從而產(chǎn)生各種加速度曲線。圖1為波形發(fā)生器的結(jié)構(gòu)簡圖。

2 波形發(fā)生器的參數(shù)分析

2.1 鋼板長度的影響

波形發(fā)生器的吸能鋼板為常見的國標(biāo)冷軋鋼板，鋼板的泊松比為0.3，屈服極限強(qiáng)度為215Mpa。波形發(fā)生器中安裝的吸能鋼板厚度為3mm，寬度為80mm，鋼板長度在600 mm至1500 mm之間。

圖2為不同長度的單片鋼板加速度-位移特性曲線（碰撞初速度為16m/s）。由圖2可知，各種長度的鋼板均在位移約為150 mm時(shí)，減速度達(dá)到最大值，約為2.7g（圖2中A點(diǎn)）。當(dāng)減速度達(dá)到最大值后至在鋼板脫離前，其減速度幾乎維持在2.7g。當(dāng)鋼板脫離時(shí)，鋼板產(chǎn)生的加速度迅速降低，且鋼板越長，維持穩(wěn)定減速度的位移也越長，其減速效果越明顯。值得注意的是，圖中有兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：鋼板產(chǎn)生的最大減速度2.7g及此時(shí)鋼板的位移150mm，這對(duì)于后續(xù)鋼板的布置非常重要。

2.2 碰撞初速度的影響

為了獲得碰撞初速度對(duì)鋼板加速特性的影響，仿真了不同碰撞初速度對(duì)長度為1500 mm的單片鋼板減速度特性的影響，結(jié)果如圖3所示。隨著碰撞初速度的減小，單片鋼板產(chǎn)生的最大減速度值略有減小，但影響比較小，碰撞初速度每減小2 m/s，最大減速度值減小約0.05 g;但碰撞初速度對(duì)鋼板達(dá)到最大減速度值的位移幾乎沒有影響（如圖3中A處所示）。

3 座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)加速度曲線再現(xiàn)

3.1 目標(biāo)加速度曲線

ECER17（GB15083）中要求座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)減速度至少20g，并且20g持續(xù)時(shí)間至少為30ms。標(biāo)準(zhǔn)沒有要求減速度曲線達(dá)到20 g的時(shí)刻，因此下限是可以沿著時(shí)間軸前后移動(dòng)的^[3]。目標(biāo)加速度曲線和下限曲線見圖4。

3.2 吸能鋼板布局

目標(biāo)曲線峰值為22g，持續(xù)時(shí)間為30ms，目標(biāo)曲線在到達(dá)A點(diǎn)之前，加速度成直線上升，到達(dá)A點(diǎn)的時(shí)刻為20ms。根據(jù)圖2和圖3，布置9塊吸能鋼板，在前3排每排布置3塊，見圖5所示。

3.3 試驗(yàn)以及仿真結(jié)果

按照?qǐng)D5中布局，進(jìn)行真實(shí)的碰撞試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)，得到的曲線見圖6所示。從圖中看出試驗(yàn)曲線與仿真曲線吻合比較好，試驗(yàn)曲線在20g以上的帶寬比仿真曲線寬，曲線峰值比仿真約低0.2g，總的帶寬比仿真曲線小。但是不管是試驗(yàn)曲線還是仿真曲線，它們都和目標(biāo)曲線比較接近，并且完全都在標(biāo)準(zhǔn)要求的下限之上，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)論

本文研究了減速臺(tái)車波形發(fā)生器的吸能鋼板長度、減速臺(tái)車初速度對(duì)加速度曲線的影響，在此基礎(chǔ)上，并以座椅動(dòng)

態(tài)試驗(yàn)的加速度曲線為目標(biāo)曲線，進(jìn)行鋼板布局設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了真實(shí)的臺(tái)車碰撞試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)得到的加速度曲線與目標(biāo)加速度曲線是吻合的。通過波形發(fā)生器中鋼板不同布局再現(xiàn)加速度曲線的方法，不但可以滿足ECER17（GB15083）臺(tái)車碰撞試驗(yàn)，還可以滿足其他法規(guī)要求，甚至可以根據(jù)廠家提供的碰撞曲線進(jìn)行相應(yīng)的臺(tái)車模擬和曲線再現(xiàn)，為汽車開發(fā)和設(shè)計(jì)節(jié)約時(shí)間和降低試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 葛如海，穆青，陳曉東.汽車模擬碰撞吸能器的仿真分析及試驗(yàn)[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，27（4）：324-327.

[2] 胡玉梅，曾繁林，張科峰等.臺(tái)車試驗(yàn)中鋼板布置的研究[J].汽車工程，2012，34（6）：496-501.

[3] GB15083-2006汽車座椅、座持固定裝置及頭枕強(qiáng)度要求和試驗(yàn)方法[S].