用于车辆侧面碰撞仿真的移动式可变形壁障模型的制作方法

1.本实用新型涉及汽车安全试验技术领域，具体涉及一种用于车辆侧面碰撞仿真的移动式可变形壁障模型。


背景技术：

2.目前在全球汽车行业中，随着汽车安全性能要求的不断提高，汽车企业针对开发车型的安全要求及不同国家法规要求。在车型研发过程中为了节约实车碰撞的成本，需要大量的使用有限元计算进行虚拟碰撞仿真模拟。在汽车正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞虚拟模拟过程中，根据不同的法规要求，使用不同的壁障模拟，此虚拟仿真与实际碰撞实验室中的整车碰撞设置完全一致。
3.为了使得cae仿真计算结果与实际碰撞结果的一致性更高、仿真的精度更高，必须设计高精度的有限元碰撞壁障，使得虚拟仿真的壁障与实际碰撞过程中的壁障台车有更高的一致性，这样的壁障在虚拟cae计算中能够更好的指导车型的开发工作。
4.早期的有限元壁障模型大都通过solid体单元来模拟，如德国 gns公司、英国arup公司早期的有限元壁障模型，基本都采用solid 体单元来模拟蜂窝铝的力学特性，这是由于在二十年前计算机的计算能力有限，在模型的开发过程中必须通过一定的简化来模拟实际中的蜂窝铝特性。随着计算机速度的高速发展，人们倾向于采用壳体来模拟实际中的蜂窝铝，这不仅在外形上与实际的蜂窝铝更为接近，还避免了体单元在模拟蜂窝铝上的一些先天缺陷。实际的蜂窝铝变形中，蜂窝铝在三维不同方向上的结构是完全不同的，体单元从几何结构上来看是各向同性的，在仿真的模拟中对于剪切力的模拟精度不够，在很多时候表现出比实际“过硬”的特征，这样的精度很难满足现在设计开发的要求。
5.近年来，由于计算机速度的不断提升，给工程师提供了采用大规模壳体开发碰撞有限元壁障的可能，比如德国gns公司和英国arup 公司的壳体壁障，都采用了壳体的模拟方法，相对于之前的体单元壁障模型，精度有了进一步的提升。
6.壳体壁障的开发目前常规的有两种开发路径。其一是采用与实际壁障孔径相同的等孔径方法，这样建立的模型与实际中的物理壁障结构完全一致，但是由于单元数量巨大，耗费巨大的计算资源，极大的影响整车开发进度，一般比较少采用此方法。其二是采用简化的等刚度模型，有限元模型中的孔径一般大于实际物理壁障的孔径，通过一定的材料参数拟合，实现有限元壁障模型和物理壁障有相同的动刚度等物理性能。这种方法是目前较常用的有限元壁障模型搭建方法，比如德国gns公司的壳体壁障模型和英国arup公司的壳体壁障模型，均采用这种孔径较大的方式来模拟实际中的物理壁障。
7.在实际的使用过程中，传统常规的壁障有限元模型，他的模型结构很好的模拟了壁障的压溃，但是在一些过高速的冲击模拟中，对于蜂窝铝之间的撕裂，有时候不能更为详细的模拟实际中的状态。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单，模拟车辆撞击效果真实性好，可检测到车辆撞击状态下各个部位受力的大小及受力方向的一种用于车辆侧面碰撞仿真的移动式可变形mdb
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iihs壁障模型。mdb
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iihs壁障，此壁障应用于美国公路安全保险协会中的侧面碰撞评估试验。
9.为实现上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种用于车辆侧面碰撞仿真的移动式可变形壁障模型，所述壁障模型包括台车，在台车的前部设有安装板，安装板上设有蜂窝铝块，设置在安装板上的蜂窝铝块由前端至安装板的前面设有两层，且每层蜂窝铝块又被分割成多个区域，在蜂窝铝块之间多个区域蜂窝铝块之间设有隔板；其中，蜂窝铝块是横截面为六边形的壳体和将六边形壳体的六个面连接起来的梁单元构成的蜂窝状六边壳体结构，梁单元是连接六面壳体六个面的连接构件，连接构件代替六面壳体的六条楞边，连接构件的横截面呈y形、或呈三角形、或呈v形、或呈o形，连接构件与六面壳体六个面之间通过共节点连接；蜂窝状六边壳体的外接圆直径为 3mm～15mm，在蜂窝状六边壳体两端设有折成直角边的连接法兰，在连接法兰部位附着有粘胶，蜂窝状六边壳体的壁厚沿轴向由前至后逐渐变厚。
10.为了便于多块蜂窝铝块之间的连接，以及便于蜂窝铝块与安装板之间的连接，进一步优选的技术方案还有，在所述连接法兰部位附着有粘胶层，粘胶层将若干个蜂窝状六边壳体构成的多层蜂窝铝之间、多层蜂窝铝与安装板之间、多层蜂窝铝多个区域之间、多层蜂窝铝与隔板之间相互连接。所述粘胶一般选用实体单元，材料选用树脂粘胶为最佳粘胶，采用粘胶将蜂窝铝块之间，及蜂窝铝块与安装板连接在一起既简洁方便，又连接牢固，而且能够更好的模拟碰撞冲击时胶体的失效状态。
11.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，优选的技术方案是，所述安装板上的蜂窝铝块包括主蜂窝铝块和保险杠蜂窝铝块。
12.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，进一步优选的技术方案是，所述主蜂窝铝块由四块蜂窝铝块组成，一块上方蜂窝铝块，一块底部两侧蜂窝铝块和一块位于底部中间的蜂窝铝块。
13.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，进一步优选的技术方案还有，所述四块蜂窝铝块分为前后两层，其中后层蜂窝铝块为矩形平板状，前层上方蜂窝铝块与底部蜂窝铝块的中部为矩形蜂窝铝块，前层上方蜂窝铝块与底部蜂窝铝块的两侧部为三角形蜂窝铝块。
14.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，进一步优选的技术方案还有，在所述前层上方蜂窝铝块的上边缘设有圆弧倒角。
15.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，进一步优选的技术方案还有，所述保险杠蜂窝铝块位于底部蜂窝铝块的前层下部，且凸出于底部蜂窝铝块的前层。
16.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，进一步优选的技术方案还有，所述保险杠蜂窝铝块的中部为矩形蜂窝铝块，险杠蜂窝铝块的两侧部为三角形蜂窝铝块。
17.为了能够及时将车辆撞击瞬间产生的撞击力检测并记录下来，同时便于将撞击力的大小及方向保存下来，进一步优选的技术方案还有，至少在所述上组底层蜂窝铝块和/或下组底层蜂窝铝块与安装板之间设置有压力传感器和/或加速度传感器采集单元。
18.为了能够真实地模仿车辆撞击时车辆的重量及惯性，进一步优选的技术方案还有，所述安装板为铝板，在所述台车上设置有配重体。
19.本实用新型的优点和有益效果在于，该用于车辆侧面碰撞仿真的移动式可变形mdb
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iihs壁障模型具有结构简单，模拟车辆撞击效果真实性好，可检测到车辆撞击状态下各个部位受力的大小及受力方向等特点。该壁障模型通过台车撞击车辆或物体时，蜂窝铝块产生的变形矢量，皆可以有分析仪器分析得出车辆真实发生撞击时的受力状况，即受力的大小和受力的方向，以及可能对于人员财产造成的损伤状况。由于该模型是采用了多种类、多个蜂窝铝块组合的结构制成，因此可以通过不同部位、不同蜂窝铝块的变形矢量来分析车辆撞击时的真实受力状况。
20.通过一种新的建模连接结构，搭建了碰撞安全壁障有限元模型，此模型的搭建结构与目前所有的壁障模型建模结构均不同，具体表现在蜂窝铝六边形腔体孔中的边和目前常规的蜂窝铝模型都不相同，常规蜂窝铝六边形的边是共节点连接的，本技术方案中六边形周边的六个边不是同节点相连的，而是通过梁单元将相临的边连接在一起，此连接方法是区别于目前所有壁障模型的最大特征之一。这种新的建模方式不仅可提高模型的运算精度，还更好的模拟了实际碰撞测试中物理壁障内部的撕裂效应。通过此方法搭建的壁障模型能够适用于不同国家在汽车安全碰撞中的法规标准，还可以提升整车开发的效率。
附图说明
21.图1是本实用新壁障模型的立体结构示意图；
22.图2是图1的局部放大结构示意图；
23.图3是图2的主视结构示意图；
24.图4是图3的俯视结构示意图；
25.图5是图1中蜂窝铝块组合体立体示意图；
26.图6是蜂窝壳体的结构示意图；
27.图7.1、7.2、7.3是蜂窝腔体连接壳体的梁单元结构示意图；
28.图8是不同蜂窝铝块与盖板或隔板连接的结构示意图。
29.图中：1、台车；2、安装板；3、蜂窝铝块；4、压力传感器；5、配重体；6、壳体；7、梁单元；8、连接法兰；i、主蜂窝铝块；ii、保险杠蜂窝铝块；a、上方蜂窝铝块；b、中间的蜂窝铝块；c、d、两侧蜂窝铝块；m、前层；n、后层。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。
31.如图1～8所示，本实用新型是一种用于车辆侧面碰撞仿真的移动式可变形壁障模
型，所述壁障模型包括台车1，在台车1的前部设有安装板2，安装板2上设有蜂窝铝块3，设置在安装板2上的蜂窝铝块3由前端至安装板2的前面设有两层，且每层蜂窝铝块3又被分割成多个区域，在蜂窝铝块之间多个区域蜂窝铝块之间设有隔板；其中，蜂窝铝块3是横截面为六边形的壳体6和将六边形壳体6的六个面连接起来的梁单元7构成的蜂窝状六边壳体结构，梁单元7是连接六面壳体六个面的连接构件，连接构件代替六面壳体的六条楞边，连接构件的横截面呈y形、或呈三角形、或呈v形、或呈o形，连接构件与六面壳体六个面之间通过共节点相互连接；蜂窝状六边壳体的外接圆直径为 3mm～15mm，在蜂窝状六边壳体两端设有折成直角边的连接法兰8，在连接法兰部位附着有粘胶，蜂窝状六边壳体的壁厚沿轴向由前至后逐渐变厚。
32.为了便于多块蜂窝铝块3之间的连接，以及便于蜂窝铝块3与安装板2之间的连接，本实用新型进一步优选的实施方案还有，在所述连接法兰8部位附着有粘胶层，粘胶层将若干个蜂窝状六边壳体6构成的多层蜂窝铝之间、多层蜂窝铝与安装板2之间、多层蜂窝铝多个区域之间、多层蜂窝铝与隔板之间相互连接。所述粘胶一般选用树脂粘胶为最佳粘胶，采用粘胶将蜂窝铝块3之间，及蜂窝铝块3与安装板2连接在一起既简洁方便，又连接牢固，而且能够更好的模拟碰撞冲击时胶体的失效状态。
33.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，本实用新型优选的实施方案是，所述安装板2上的蜂窝铝块3包括主蜂窝铝块i和保险杠蜂窝铝块ii。
34.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，本实用新型进一步优选的实施方案是，所述主蜂窝铝块i由四块蜂窝铝块组成，一块上方蜂窝铝块a，一块底部两侧蜂窝铝块c、d 和一块位于底部中间的蜂窝铝块b。
35.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，本实用新型进一步优选的实施方案还有，所述四块蜂窝铝块分为前后两层，其中后层n蜂窝铝块为矩形平板状，前层m上方蜂窝铝块3 与底部蜂窝铝块3的中部为矩形蜂窝铝块，前层m上方蜂窝铝块与底部蜂窝铝块的两侧部为三角形蜂窝铝块3。
36.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，本实用新型进一步优选的实施方案还有，在所述前层m上方蜂窝铝块的上边缘设有圆弧倒角。
37.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，本实用新型进一步优选的实施方案还有，所述保险杠蜂窝铝块ii 位于底部蜂窝铝块的前层m下部，且凸出于底部蜂窝铝块的前层m。
38.为了便于检测出车辆在撞击过程中不同部位所受到的撞击力的大小和撞击力的方向，同时也是为了便于蜂窝铝块的加工制作极其安装，本实用新型进一步优选的实施方案还有，所述保险杠蜂窝铝块ii 的中部为矩形蜂窝铝块，保险杠蜂窝铝块的两侧部为三角形蜂窝铝块。
39.为了能够及时将车辆撞击瞬间产生的撞击力检测并记录下来，同时便于将撞击力
的大小及方向保存下来，本实用新型进一步优选的实施方案还有，至少在所述上方蜂窝铝块3或底部蜂窝铝块3与安装板2 之间设置有压力传感器4和/或加速度传感器采集单元。
40.为了能够真实地模仿车辆撞击时车辆的重量及惯性，本实用新型进一步优选的实施方案还有，所述安装板2为铝板，在所述台车1上设置有配重体5。