基于VPI和OLC的汽车碰撞性能的优化方法与流程

基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法
技术领域
1.本发明涉及一种汽车车身结构的碰撞设计方法，尤其涉及一种基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法。


背景技术：

2.vpi(即peak vehicle pulse index，意为车辆峰值脉冲指数)是一种通过碰撞过程中车辆的加速度曲线来近似推导出车内乘员的胸部加速度峰值的一种方法。
3.olc(即occupant loading criterion，意为乘员加载准则)是一种通过碰撞过程中车辆的速度变化曲线来近似推导出车内乘员的胸部加速度平均值的一种方法。
4.虽然vpi和olc指数在各大汽车公司进行汽车车身结构设计时被广泛被用来评价车辆碰撞的整体性能，但vpi和olc指数均为单独使用，通过vpi或olc指数只能获取一个单独数值用于评价车辆碰撞性能。例如：某一品牌汽车采用vpi指数进行车辆碰撞性能评价，其车辆的vpi目标是不高于50g，即通过车辆碰撞加速度曲线获取的近似乘员胸部加速度的峰值不高于50g；另一品牌汽车采用olc指数进行车辆碰撞性能评价，其车辆的olc目标是不大于27g，即通过车辆碰撞速度时间曲线获取的乘员胸部加速度的平均值不高于27g。通过vpi和olc的数字大小只能定性的分析出车辆碰撞过程中加速度曲线整体是偏软还是偏硬，而无法获知关于车辆前端吸能结构以及支撑结构是否还有具体的优化空间，无法准确的对车辆碰撞性能进行评价，也无助于车身结构设计的优化。
5.在基于vpi或olc指数的基础上，对车身结构进行碰撞设计时，为了确保车辆的安全会选择尽量降低回弹速度，将结构吸能提高到最大，因此，需要在车辆前端(如吸能盒)、纵梁前端与中部等吸能部位布置强度较高的材料，以满足吸能效率要求，从而在后期避免由于车辆侵入以及回弹过大造成的车内乘员的胸部伤害。但此方法需要以渐进式轴向折叠(progressive axial folding)为主，所以需要将结构与材料分布按照前弱后强的原则，否则前端吸能结构会有失稳的风险，此外由于需要将车辆吸能盒与纵梁前端与中部位置布置强度较高的材料，必然就会要求纵梁后部结构强度更大，所以材料重量将会堆积在吸能盒与纵梁这条路径上，并且会增加车辆成本。同时，由于这种方式中段的加速度曲线相对较高，而此时乘员胸部已经被安全带约束并预紧，且被安全气囊以及转向管柱向后挤压，很容易导致乘员胸部加速度与车身加速度耦合。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法，利用vpi对于olc的线性回归公式，在olc不变的前提下，通过vpi的变化规律指导车身结构的耐撞性设计。
7.本发明是这样实现的：
8.一种基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法，包括以下步骤：
9.步骤1：在车辆和车内乘员的初速度为v0时，车辆与刚性墙体发生碰撞，并在车辆
正前方方向上产生加速度-a0，即车辆的平均减速度为a0，拟合vpi曲线和olc曲线，得到vpi对于olc的线性回归公式；
10.步骤2：在olc不变的前提下，通过对车身结构的碰撞性能优化和进一步优化，降低车辆平均减速度a0，相对提高回弹速度vr；
11.步骤3：重新计算碰撞性能优化后的车身结构的车辆平均减速度a0和回弹速度vr，判断该车辆平均减速度a0和回弹速度vr是否满足vpi与olc的关系式要求，若不满足，则返回步骤2，进一步优化车辆结构的碰撞性能；若满足，则完成车辆结构的碰撞性能的优化。
12.所述的步骤1还包括：
13.步骤1.1：计算vpi曲线，计算公式为：
[0014][0015]
其中，a
max
为碰撞过程中车内乘员的胸部加速度峰值；
[0016]
w为角频率，m为车内乘员的质量，k为约束系统的弹性系数；
[0017]
t0为车辆碰撞刚性墙体时刻至车辆约束系统开始作用时刻的时间，δ为车辆约束系统作用前车内乘员的自由飞行行程；
[0018]
步骤1.2：计算olc曲线，计算公式为：
[0019]
olc＝a
ꢀꢀꢀ
(18)
[0020]
其中，a为碰撞过程中车内乘员的恒定减速度；
[0021]
步骤1.3：在一定的车辆初速度、回弹速度和车辆平均减速度下，拟合vpi曲线和olc曲线，得到vpi与olc的关系公式：y＝qx
ꢀꢀꢀ
(28)
[0022]
其中，y表示vpi，x表示olc，q表示vpi与olc的关系系数，q≈2，即vpi≈2*olc；
[0023]
且v0和olc不变的前提下，随着回弹速度vr增大，关系系数q单调递减，vpi与olc的相关系数r2单调递增并无限逼近1。
[0024]
所述的车身结构的碰撞性能优化方法包括：
[0025]
(i)增加车辆纵梁根部与防火墙的支撑结构，同时在纵梁根部靠前的位置使用屈服应力大且弹性模量较小的材料，提高回弹速度；
[0026]
(ii)防火墙与防火墙的内外加强横梁使用屈强比较低的高强度高硬化性能的材料，提高回弹速度；
[0027]
(iii)增加车辆前舱的溃缩空间，降低前期车辆减速度，为后期回弹做准备；
[0028]
(iv)增加前悬长度，增加吸能盒的长度和强度，降低纵梁中部的强度，使纵梁尽量能以弯曲溃缩为主。
[0029]
所述的方法(iii)中增加车辆前舱的溃缩空间的方法包括增加前悬长度、使用全副车架或使用铸铝副车架。
[0030]
当所述的方法(iii)中通过增加前悬长度来增加车辆前舱的溃缩空间时，能进一步采用方法(iv)。
[0031]
所述的方法(i)-(iv)的优先权级为逐级降低。
[0032]
在进一步优化车辆结构的碰撞性能时，根据所述的车身结构的碰撞性能优化的方法(i)-(iv)的优先权级，从(i)至(iv)逐步增加优化方法，即采用方法(i)无法满足碰撞性能的设计要求时，返回步骤2并增加方法(ii)进一步优化车身结构的碰撞性能，若增加方法
(ii)后仍无法满足碰撞性能的设计要求时，返回步骤2并增加方法(iii)进一步优化车身结构的碰撞性能，若增加方法(iii)后仍无法满足碰撞性能的设计要求时，返回步骤2并增加方法(iv)进一步优化车身结构的碰撞性能。
[0033]
在所述的步骤2中，当olc≤35g时，优化车身结构的碰撞性能；当olc＞35g时，降低车辆的约束系统的刚度k，并优化车身结构的碰撞性能。
[0034]
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0035]
1、本发明通过线性回归的方式求得在不同初速度及回弹速度的前提下，vpi对于olc的线性回归公式以及线性回归相关系数r，通过线性回归相关系数的大小来评价vpi与olc的相关程度，从中可以得出车辆在同一碰撞速度下由于结构设计的不同导致的回弹速度不同，从而使得vpi与olc的关系发生了局部变化，通过这个局部变化中反推出车身需要做哪些变化，解决了单独盲目使用vpi或olc指数但割裂了与车身的关系的根本问题。
[0036]
2、本发明利用vpi与于olc的关系得出了在olc不变的前提下，回弹速度越大，vpi越小，从而乘员胸部加速度越小的推论，从而可以在降低vpi的目标前提下，在保持olc不变的基础上，通过增加纵梁后端以及乘员舱前方的支撑结构来提高回弹速度，与现有技术中一味要求车辆前舱需要有足够的吸能零件不同，本发明在局部降低前舱吸能件的同时，需要提供额外的空间这样才能在olc不变的基础上提高车辆的回弹速度，并降低vpi。
[0037]
3、本发明通过分析vpi与olc的内在联系获取车辆碰撞设计的关键方法和思路，并且提出一种全新的车身结构设计开发理念，解决了行业内无法从车身设计角度同时使用vpi与olc指数的困境；同时也通过量化设计参数帮助设计工程师合理的为不同市场开发具有优良耐撞性能的车身。
[0038]
本发明通过vpi对于olc的线性回归公式以及线性回归相关系数r，通过线性回归相关系数的大小来评价vpi与olc的相关程度，并在olc不变的前提下，根据vpi的取值范围，从中获取变化规律，用于指导车身结构的耐撞性设计。
附图说明
[0039]
图1是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法的流程图；
[0040]
图2是典型的车内乘员运动的力学模型图；
[0041]
图3是车辆碰撞速度时间曲线与olc曲线；
[0042]
图4是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中初速度13.89m/s、车辆平均减速度25g，回弹速度1m/s时的线性回归曲线图；
[0043]
图5是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中初速度13.89m/s、车辆平均减速度25g，回弹速度3m/s时的线性回归曲线图；
[0044]
图6是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中初速度13.89m/s、车辆平均减速度25g，回弹速度5m/s时的线性回归曲线图；
[0045]
图7是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中初速度13.89m/s、车辆平均减速度25g，回弹速度2m/s时的线性回归曲线图；
[0046]
图8是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中初速度13.89m/s、车辆平均减速度25g，回弹速度4m/s时的线性回归曲线图；
[0047]
图9是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中初速度13.89m/s、车辆
平均减速度25g，回弹速度6m/s时的线性回归曲线图；
[0048]
图10是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中初速度13.89m/s、车辆平均减速度25g，回弹速度7m/s时的线性回归曲线图；
[0049]
图11是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中初速度13.89m/s、车辆平均减速度25g，回弹速度8m/s时的线性回归曲线图；
[0050]
图12是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中初速度13.89m/s、车辆平均减速度25g，回弹速度9m/s时的线性回归曲线图；
[0051]
图13是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中初速度13.89m/s、车辆平均减速度25g，回弹速度10m/s时的线性回归曲线图；
[0052]
图14是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中初速度13.89m/s、车辆平均减速度10-46g、回弹速度1-10m/s时的线性回归曲线叠加图；
[0053]
图15是本发明基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法中olc不变、回弹速度增加的原理图；
[0054]
图16是车辆约束系统采用的材料的屈强比与回弹性能的关系图。
具体实施方式
[0055]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0056]
请参见附图1，一种基于vpi和olc的汽车碰撞性能的优化方法，包括以下步骤：
[0057]
步骤1：拟合vpi曲线和olc曲线，得到vpi对于olc的线性回归公式。
[0058]
步骤1.1：在车辆和车内乘员的初速度为v0时，车辆与刚性墙体发生碰撞，并在车辆正前方方向上产生加速度-a0(即车辆的平均减速度为a0，a0为定值，a0在车辆设计开发时确定，不同的车型和配置的a0也相应不同)，计算vpi曲线，计算公式为：
[0059][0060]
其中，a
max
为碰撞过程中车内乘员的胸部加速度峰值；
[0061]
w为角频率，m为车内乘员的质量，k为约束系统的弹性系数；
[0062]
t0为车辆碰撞刚性墙体时刻至车辆约束系统开始作用时刻的时间，δ为车辆约束系统作用前车内乘员的自由飞行行程。
[0063]
公式(1)的推导过程如下：
[0064]
请参见附图2，附图2为典型的车内乘员运动的力学模型，即自由度为2的弹簧(车辆约束系统)-质量(车内乘员质量)系统。根据不同国家的法规或者ncap(new car assessment program，即新车碰撞测试)要求指定的速度，有50kph和56kph两种，此处设车辆和乘员的初速度为v0，设为50kph(即13.89m/s)，；车辆与刚性墙碰撞，其在正前方方向上产生加速度-a0，其中-a0为定值，设为25g。初速度相同的车辆，由于汽车开发时制定的加速度目标不同或者结构差别的不同，a0会有很大的差异，但在同样的溃缩空间内，初速度越大则平均加速度也越大，车身结构优化的目的就是在相同的空间中寻找最优解，降低车身的平均加速度的同时减小乘员舱的侵入量。质量为m的车内乘员受到来自约束系统的力，其中约束系统的力学特性由只有在压缩状态产生作用力、拉伸状态不产生作用力的线性弹簧(弹性系数k)来反映。假设车内乘员在受到约束系统约束之前的自由飞行行程为δ，车内乘
员从碰撞发生时刻起，到受到约束系统约束作用之前以速度v0做匀速运动。这里由于车辆的质量大于车内乘员质量，所以可认为车辆的运动不受车内乘员运动的影响。
[0065]
车辆的加速度为
[0066]
车辆的速度为
[0067]
其中，t为碰撞时间；
[0068]
车辆的位移x为：
[0069]
在时刻，车辆约束系统开始作用，即车内乘员受到弹簧的作用力，车内乘员的运动方程为：
[0070][0071]
其中，x为乘员相对于地面参考系的位移，x为车辆相对于地面参考系的位移，为乘员支点位移相对于时间的二阶导数。
[0072]
因此
[0073]
其中
[0074]
设车内乘员相对车辆的位移为x
′
＝x-x，则公式(6)可改写为：
[0075][0076]
其中，为车内乘员相对车辆位移对时间的二阶导数。
[0077]
若此模型中车辆的加速度为平均加速度，则代入公式(7)中，得到
[0078]
其中，x’为车内乘员相对车辆的位移。
[0079]
将待定系数a、b引入公式(8)的解：
[0080][0081]
设初始条件中弹簧与质点接触开始时刻t＝t0，得到：
[0082]
x
′
(t0)＝δ
ꢀꢀꢀ
(10)
[0083][0084]
将公式(10)和(11)带入公式(9)，求得：
[0085]
因此公式(9)可改写成：因此公式(9)可改写成：
[0086]
公式(11)可改写成：
[0087]
公式(7)可改写成：
[0088]
由此，车内乘员的加速度为：即
[0089][0090]
为了求乘员胸部减速度的最大值a
max
，将公式(15)改写成：
[0091][0092]
其中，
[0093]
从而由公式(16)可以得到乘员胸部减速度的最大值为：
[0094][0095]
由vpi的定义可得，约束系统的刚度为：1kg假人质量的刚度为固定值2500n/m，车内乘员的自由行程δ为30mm，那么当车辆平均减速度a0＝25g时：
[0096][0097][0098][0099]
步骤1.2：在车辆和车内乘员的初速度为v0时，车辆与刚性墙体发生碰撞，并在车辆正前方方向上产生加速度-a0(即车辆的平均减速度为a0)，计算olc曲线，计算公式为：
[0100]
olc＝a
ꢀꢀꢀ
(18)
[0101]
其中，a为碰撞过程中车内乘员的恒定减速度。
[0102]
公式(18)的推导过程如下：
[0103]
请参见附图3，附图3为车辆碰撞速度时间曲线与olc曲线。车辆初速度为v0，车辆与刚性墙碰撞，其在正前方方向上产生加速度-a0，其中-a0为定值，在附图3中车辆的速度时间减速曲线可以表达为：y＝v
0-a0t，t为时间。
[0104]
此时假设车内乘员坐的初速度为v0，根据olc的定义，在车辆的约束系统起作用之前自由飞行的行程为65mm，该行程即为图3所示水平虚线与车辆速度时间减速曲线所包围的面积s1)，然后约束系统开始作用于车内乘员，并以恒定减速度a均匀减速，车内乘员在约束系统的作用下，减速方程为：y＝v0′-
at
ꢀꢀꢀ
(19)
[0105]
其中，v0’
为车内乘员的速度，t为时间。
[0106]
根据olc的定义，车内乘员在约束系统作用下的行程为235mm，即附图3中车内乘员的速度时间减速曲线与车辆的速度时间减速曲线所包围的面积s2，由以上条件可得到下面的推导过程：
[0107][0108]
其中，t0为车辆的约束系统开始作用的时刻。
[0109]
为了求得附图3中车内乘员减速方程中的v0′
，可将乘员自由飞行结束点的边界条件(t0，v0)代入y＝v0-a0t，可得车内乘员的减速方程为：
[0110]
y＝(v0 at0)-at
ꢀꢀꢀ
(21)；
[0111]
然后将车内乘员的速度时间减速曲线与车身回弹的速度时间减速直线的相交点的坐标(tr,vr)代入公式(21)可得：
[0112][0113]
其中，tr为车内乘员的回弹时间，vr为车内乘员的回弹速度。
[0114]
同理将车身的速度时间减速曲线与车身回弹的速度时间减速直线的相交点的坐标(t
r’,v
r’)代入y＝v
0-a0t，可得：
[0115][0116]
其中，t
r’为车辆的回弹时间，v
r’为车辆的回弹速度。
[0117]
面积s2可由附图3中的两块直角三角形的面积相减获得，即：
[0118][0119]
将公式(22)和(23)代入公式(24)可得：
[0120][0121]
同时把车内乘员自由飞行距离0.065m代入公式(20)可得：
[0122][0123]
将公式(26)代入公式(25)，整理可得：
[0124][0125]
当车辆以50kph的初速度碰撞刚性墙时v0＝13.89m/s，经过车辆约束系统结构吸能后减速，车辆的回弹速度通常在1m/s-5m/s之间，为了计算方便，暂取车辆回弹速度vr＝1.11m/s，则当车辆平均减速度a0＝25g时，olc等于：
[0126][0127]
步骤1.3：车辆以50kph碰撞刚性墙，在车辆平均减速度a0为25g，回弹速度vr为1.11m/s时，vpi＝56.7g≈2*28.83g＝57.66g，即vpi≈2*olc。
[0128]
当回弹速度vr为1m/s时，y＝2.255x，r2＝0.392，其中，y表示vpi，x表示olc，r2为相关系数，其线性回归曲线如附图4所示。
[0129]
当回弹速度vr为3m/s时，y＝2.056x，r2＝0.972，其中，y表示vpi，x表示olc，r2为相关系数，其线性回归曲线如附图5所示。
[0130]
当回弹速度vr为5m/s时，y＝1.931x，r2＝0.989，其中，y表示vpi，x表示olc，r2为相关系数，其线性回归曲线如附图6所示。
[0131]
由上述关系式及附图4至附图6可知，vpi与olc的关系基本满足vpi≈2*olc这个关系，同时线性回归相关系数也显示出两个具有极高的相关性。
[0132]
步骤1.4：车辆以50kph碰撞刚性墙，当车辆平均减速度a0为10-46g，回弹速度vr为1-10m/s时(1-10m/s基本能够覆盖现有技术的所有品牌和车型的车辆的回弹速度，因此回
弹速度取1-10m/s的范围具有较高的代表性)，拟合vpi曲线和olc曲线，得到vpi与olc的关系公式：y＝qx(28)。
[0133]
其中，y表示vpi，x表示olc，q表示vpi与olc的关系系数，如附图4-13所示，其线性回归曲线如附图14所示。
[0134]
由vpi与olc的关系公式：y＝qx可知，v0＝13.89m/s时，随着回弹速度vr增大，关系系数q单调递减，vpi与olc的相关系数r2单调递增并无限逼近1，说明vpi与olc具有高度相关性。
[0135]
具体的，在车辆平均减速度a0为10-46g，回弹速度vr为1-10m/s的变化工件所包围的工作区间内，关系系数q≈2且在1.785-2.255之间变化，相关系数r2在0.933-0.995之间变化，将所有曲线重叠在附图14中。
[0136]
因此，根据公式(28)和附图14得到以下推论：在olc不变的前提下，回弹速度vr越大，则vpi越小。从附图14可知，olc等于较为常用的值30g时，vpi的变化区间为54g到63g，接近10个g的变化，同时车辆平均减速度a0的变化区间在24g到29g之间，由于vpi曲线说明了与乘员胸部加速度具有高度相关性，因此这10个g的vpi变化区间将对乘员胸部加速度产生很大的影响。
[0137]
在不同的碰撞初速度v0的条件下，可通过上述步骤拟合在该初速度v0时的vpi曲线和olc曲线，将不同的初速度v0值带入上述推导过程，也可得到vpi≈2*olc的结论，此处不再赘述。
[0138]
步骤2：从公式(28)和附图14可知，当olc＞35g时，vpi将在63-90g之间变化，降低车辆的约束系统的刚度k，并在olc不变的前提下，通过对车身结构的碰撞性能优化和进一步优化，降低车辆平均减速度a0，使前期车辆吸能降低，车辆的溃缩有所增加，从而相对提高回弹速度vr，有利于提高优化效率。降低车辆的约束系统的刚度k包括：增加转向管柱溃缩，增加气囊的泄气孔直径，降低安全带的限力罚值等一系列对于乘员约束系统的优化。
[0139]
olc越大，vpi的设计区间越大，所以也可以通过设计约束系统刚度k的方法来降低vpi的数值，对vpi起到正向的作用，车身的加速度波形会对后期的约束系统优化起到促进作用。
[0140]
当olc小于等于35g时，在olc不变的前提下，通过对车身结构的碰撞性能优化和进一步优化，降低车辆平均减速度a0，使前期车辆吸能降低，车辆的溃缩有所增加，从而相对提高回弹速度vr。
[0141]
请参见附图15，虚线olc与实线a0包围的面积必须等于虚线olc与点划线a0’
(a0’
为在olc不变的前提下降低后的车辆平均减速度，且a0＞a0’
)所包围的面积，即s3＝s4，就能满足olc不变的前提下，降低车辆中部的吸能，提高车辆的回弹速度，从而就可以降低vpi，而vpi进一步降低的另一种解释是车辆的平均减速度下降导致的。olc不变的前提下，基于回弹速度越大，vpi将越小的出发点就可以设计出满足车辆碰撞要求的全新的车辆结构。
[0142]
所述的车身结构的碰撞性能优化方法包括：
[0143]
(i)增加车辆纵梁根部与防火墙的支撑结构，同时在纵梁根部靠前的位置使用屈服应力大且弹性模量较小的材料，促使在碰撞后期材料在未达到屈服以前比较容易回弹，从而帮助车辆回弹，提高回弹速度。优选的，可以使用以a356 hpdc高压压铸的铝合金铸造件作为纵梁根部的支撑结构，从而获取较高的回弹速度。a356 hpdc的特点在于杨氏模量只
有钢材的1/3，但结构整体刚性大很难达到整体屈服点。
[0144]
(ii)防火墙与防火墙的内外加强横梁使用屈强比较低、高强度、高硬化性能的材料，可以增加材料卸载以后的弹性部分，以帮助车辆后期回弹，提高回弹速度。优选的，屈强比较低、高强度、高硬化性能的材料可以是dp800或dp1000冲压件，可以增加车辆后期的回弹效应。
[0145]
不同屈强比的材料对材料回弹的影响情况请参见附图16，图中，实线为屈强比较高的材料，虚线为屈强比较低的材料，从附图16可知，材料的屈强比越大，回弹也越大。
[0146]
(iii)适当增加车辆前舱的溃缩空间，例如：增加前悬长度、使用全副车架或使用铸铝副车架等，这样能尽可能降低前期车辆减速度，为后期回弹做准备。在碰撞中期，车辆前端吸能结构的中部使用铸铝副车架等脆性材料，可以降低碰撞中期的平均加速度。
[0147]
(iv)增加前悬长度，增加吸能盒的长度和强度，降低纵梁中部的强度，从而达到降低中期吸能以及中期平均加速度的目的，使得纵梁尽量能以弯曲溃缩为主。
[0148]
方法(iii)和(iv)虽然都以增加前舱空间为基础，但是方法(iii)是以使用铸铝副车架等脆性结构件作为补偿来降低中期加速度的方法；而方法(iv)虽然也是增加前舱空间，但是主要是关注前悬长度的增加，增加初始阶段的吸能，然后通过减弱纵梁中部降低中期的平均加速度。当所述的方法(iii)中通过增加前悬长度来增加车辆前舱的溃缩空间时，能进一步采用方法(iv)，方法(iii)与方法(iv)配合以提高优化效果。
[0149]
上述四种方法为适应于步骤1中推论结果的最佳优化方法，但车身结构的碰撞性能优化方法不限于上述四种，也可采用其他方式进行车身结构碰撞性能的优化，此处不再赘述。
[0150]
由于增加回弹速度最直接的方法就是方法(i)和(ii)，而方法(iii)和(iv)是通过增加溃缩空间的方法，同时降低中期的吸能，来达到增加回弹速度的目的，因此，所述的方法(i)-(iv)的优先权级为逐级降低。
[0151]
步骤3：可采用cae等计算软件重新计算碰撞性能优化后的车身结构的车辆平均减速度a0和回弹速度vr，判断该车辆平均减速度a0和回弹速度vr是否满足vpi与olc的关系式要求，若不满足，则返回步骤2，进一步优化车辆结构的碰撞性能；若满足，则完成车辆结构的碰撞性能的优化。
[0152]
在进一步优化车辆结构的碰撞性能时，根据方法(i)-(iv)的优先权级，从(i)至(iv)逐步增加优化方法，即采用方法(i)无法满足碰撞性能的设计要求时，返回步骤2并增加方法(ii)进一步优化车身结构的碰撞性能，若增加方法(ii)后仍无法满足碰撞性能的设计要求时，返回步骤2并增加方法(iii)进一步优化车身结构的碰撞性能，若增加方法(iii)后仍无法满足碰撞性能的设计要求时，返回步骤2并增加方法(iv)进一步优化车身结构的碰撞性能。
[0153]
在优化和进一步优化车身结构的碰撞性能时，优选为方法(i)-(iv)的优化步序，但也可以按照主机厂开发的难易程度，跳过中间某个步骤。例如：如可以先按照方法(i)进行车身结构优化，优化后若发现仍未达到设计目标，可直接跳过方法(ii)和(iii)，而使用方法(iv)；也可以不用优化方法(i)，直接使用后面的方案，但是总体的优先级不变。
[0154]
实施例1：
[0155]
当一辆重量2吨的车辆以v0＝13.89m/s的速度正面撞击刚性墙时，根据公式(28)：
y＝qx，其中，q≈2，结合附图14，该车辆公司制定了olc小于31g、vpi小于57g的整车开发目标。通过第一次cae仿真，发现车辆前舱的可压溃空间相对较小，只有337mm，车辆的回弹速度只有1m/s，通过动能定理：计算车辆的平均加速度a0＝29g。
[0156]
其中，m为车辆重量，s为车辆溃缩距离。
[0157]
将a0代入vpi的计算公式可得vpi＝64.84g，将a0＝29g以及vr＝1m/s代入olc的计算公式可得olc＝30.43g，可以发现olc已经满足公司指定的目标，但是vpi＝64.84g》目标57g，车身还需要继续优化。
[0158]
按照优化方法(i)：将纵梁的根部的支撑结构由钣金的钢结构换成a356 hpdc高压压铸的铸铝材料，此时通过新一轮的cae仿真得到回弹速度增加到vr＝5m/s，a0降低至25g，同时，计算得到olc＝30.69g基本保持不变，然而vpi降低至56.74g。此时两个指标同时满足整车目标。
[0159]
实施例2：
[0160]
当一辆重量2.5吨的车子以v0＝13.89m/s的速度正面撞击刚性墙时，根据公式(28)：y＝qx，其中，q≈2，结合附图14，该车辆公司制定了olc小于35g、vpi小于65g的整车开发目标。通过第一次cae仿真，发现车辆前舱的可压溃空间相对较小，只有291mm，车辆的回弹速度只有2m/s，通过动能定理：计算车辆的平均加速度a0＝33g。
[0161]
其中，m为车辆重量，s为车辆溃缩距离。
[0162]
将a0代入vpi的计算公式可得vpi＝73.9g，将a0＝33g以及vr＝2m/s代入olc的计算公式可得olc＝34.6g，可以发现olc已经满足公司指定的目标，但是vpi＝73.9g》目标65g，车身还需要继续优化。
[0163]
此时按照优化方法(iii)来执行增加前舱的溃缩空间，具体的是在车辆前端吸能结构的中部使用脆性铸铝副车架，这样可以降低中部的加速度，增加车辆中部的溃缩距离，此时通过新一轮的cae仿真得到回弹速度增加到vr＝4m/s，a0降低到28g，同时计算出olc＝34.3g基本保持不变，溃缩距离也增加到320mm，然而vpi降低到了62.8g。此时两个指标同时满足整车目标。
[0164]
实施例3：
[0165]
当一辆重量2.8吨的车子以v0＝13.89m/s的速度正面撞击刚性墙时，根据公式(28)：y＝qx，其中，q≈2，结合附图14，该车辆公司制定了olc小于36g、vpi小于65g的整车开发目标。通过第一次cae仿真，发现车辆前舱的可压溃空间相对较小，只有253mm，车辆的回弹速度为3m/s，通过动能定理：计算车辆的平均加速度a0＝37g。
[0166]
其中，m为车辆重量，s为车辆溃缩距离。
[0167]
将a0代入vpi的计算公式可得vpi＝81g，将a0＝37g以及vr＝3m/s代入olc的计算公式可得olc＝38.9g，可以发现olc已经满足公司指定的目标，但是vpi＝81g》目标65g，车身还需要继续优化。
[0168]
先按照优化方法(i)来执行：将纵梁的根部的支撑结构由钣金的钢结构换成a356 hpdc高压压铸的铸铝材料，单纯增加车辆回弹速度，此时通过新一轮的cae仿真得到回弹速
度增加到vr＝4.5m/s，a0降低到34g，同时计算出olc＝38.5g基本保持不变，溃缩距离不变仍然为253mm，vpi降低到了72.9g。此时两个指标虽然有所改进但仍然没有达到预定目标。
[0169]
再继续按照优化方法(iii)和(iv)来执行：增加前悬的长度，并降低纵梁中部的强度，从而达到降低中期吸能以及中期平均加速度的目的，使得纵梁尽量能以弯曲溃缩为主，此时通过新一轮的cae仿真得到回弹速度增加到vr＝6m/s，a0降低到29g，同时计算出olc＝35.37g满足要求，溃缩距离增加到275mm，vpi降低到了64.8g，此时两个指标同时满足整车目标。
[0170]
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。