CN110083949A - 一种前置传感器信号复现方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种前置传感器信号复现方法及***，以实现利用有限元模型对前置传感器的信号复现。该前置传感器信号复现方法，包括：对有限元整车模型进行低速正面碰撞试验，确定对前置传感器信号变化影响最大的至少一个试验零部件以及简易台车的试验质量；根据所确定的试验零部件和简易台车的试验质量搭建简易台车，进行台车低速正面碰撞试验，采集简易台车的第一加速度；依据简易台车建立简易台车有限元模型，并按照与台车低速正面碰撞试验相同的边界条件及台车低速正面碰撞试验时所采集的第一加速度来进行整车前端结构分析模型的精度标定；在完成精度标定后，将整车前端结构分析模型应用于所搭建的有限元整车模型中，并进行低速正面碰撞试验，获取前置传感器的仿真信号。

Description

一种前置传感器信号复现方法及***

技术领域

本发明涉及展架加工制造领域，具体是一种前置传感器信号复现方法及***。

背景技术

目前安全气囊控制器的算法标定不仅要投入大量的整车资源，还要投入大量时间开发验证算法的可行度，因此，国内外汽车主机厂都希望借助高效、可靠的虚拟开发工具，提升有限元整车分析模型的仿真精度，实现仿真替代试验。在对安全气囊控制器的算法标定需要依靠前置传感器采集到的碰撞信号，因此，需要设计能够利用有限元模型对前置传感器进行信号复现的方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种前置传感器信号复现方法及***，以实现利用有限元模型对前置传感器的信号复现。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种前置传感器信号复现方法，包括：对有限元整车模型进行低速正面碰撞试验，确定对前置传感器信号变化影响最大的至少一个试验零部件以及简易台车的试验质量；

根据所确定的试验零部件和简易台车的试验质量搭建简易台车，进行台车低速正面碰撞试验，采集所述简易台车的第一加速度；

依据所述简易台车建立简易台车有限元模型，并按照与台车低速正面碰撞试验相同的边界条件及台车低速正面碰撞试验时所采集的第一加速度来进行整车前端结构分析模型的精度标定；

在完成精度标定后，将所述整车前端结构分析模型应用于所搭建的有限元整车模型中，并进行低速正面碰撞试验，获取前置传感器的仿真信号。

优选地，对有限元整车模型进行低速正面碰撞试验，确定简易台车的试验质量的步骤包括：

确定至少一个试验零部件在整车速度为零时，所吸收的能量E；

根据所述能量E和所述有限元整车模型的碰撞初始速度V，确定所述简易台车的试验质量M。

优选地，按照与台车低速正面碰撞试验相同的边界条件及台车低速正面碰撞试验时所采集的一加速度来进行整车前端结构分析模型的精度标定的步骤包括：

按照与台车低速证明碰撞试验相同的边界速度进行输入，采集简易台车有限元模型的第二加速度；

对所述第一加速度和所述第二加速度的曲线波形形状、相位以及峰值进行评价，确定所述整车前端结构分析模型的精度是否满足要求；

若不满足，则对试验零部件之间连接关系的表征、试验零部件材料力学性能的表征和试验零部件网格划分的单元尺寸大小及单元厚度方向的积分点个数进行修正，以使修正后的所述整车前端结构分析模型的精度满足要求；

若满足，则完成对整车前端结构分析模型的精度标定。

优选地，根据所确定的试验零部件和简易台车的试验质量搭建简易台车的步骤包括：

根据所确定的简易台车的试验质量m对加速台车4进行配重；

将所确定的至少一个试验零部件通过连接工装5固定在所述加速台车4上，以形成所述简易台车。

优选地，所述方法应用于具有前防撞横梁总成和前置传感器布置于水箱框架上的车型。

优选地，进行低速正面碰撞试验的具体条件为：以低于15KM/h的速度正面碰撞刚性墙。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种前置传感器信号复现***，包括：

确定模块，用于对有限元整车模型进行低速正面碰撞试验，确定对前置传感器信号变化影响最大的至少一个试验零部件以及简易台车的试验质量；

采集模块，用于根据所确定的试验零部件和简易台车的试验质量搭建简易台车，进行台车低速正面碰撞试验，采集所述简易台车的第一加速度；

标定模块，用于依据所述简易台车建立简易台车有限元模型，并按照与台车低速正面碰撞试验相同的边界条件及台车低速正面碰撞试验时所采集的第一加速度来进行整车前端结构分析模型的精度标定；

获取模块，用于在完成精度标定后，将所述整车前端结构分析模型应用于所搭建的有限元整车模型中，并进行低速正面碰撞试验，获取前置传感器的仿真信号。

本发明的有益效果为：

附图说明

图1为本发明的试验零部件搭建形成该简易台车的结构示意图；

图2为本发明的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1与图2，本发明提供了一种前置传感器信号复现方法，包括：

步骤101，对有限元整车模型进行低速正面碰撞试验，确定对前置传感器信号变化影响最大的至少一个试验零部件以及简易台车的试验质量。

其中，在本实施例中的前置传感器为碰撞传感器，依据该碰撞传感器采集到的信号，来对车辆的安全气囊进行控制。该前置传感器的本体采用受力后可输出碰撞信号的可压缩介质制成，且输出的信号强度与其本体所受的外力大小呈正比，本体的外表面包覆有绝缘外皮。在搭建有限元整车模型时，选择有前防撞横梁总成和前置传感器布置在水箱框架上的车型作为试验车辆进行模型搭建。

进行低速正面碰撞试验的具体条件为，控制整车以车速低于每小时15km/h正面碰撞刚性墙。然后，确定在碰撞后，与该刚性墙碰撞后发生变形的部件会使得前置传感器采集到碰撞信号，根据前置传感器采集到的碰撞信号的强度来确定使前置传感器采集的信号强度超过预设阈值的试验零部件作为上述的试验零部件。例如，如图1所示，在本实施例中，确定出对前置传感器的影响最大的试验零部件包括：前碰撞横梁总成1、前保险杠总成6、前端框架3和冷却模块2。

其中，为了获得前述的简易台车的试验质量的步骤包括：

步骤201，确定至少一个试验零部件在整车速度为零时，所吸收的能量E；

步骤202，根据所述能量E和所述有限元整车模型的碰撞初始速度V，确定所述简易台车的试验质量M。

具体来说，利用能量守恒定律公式：

来对该试验质量M进行求解。其中，有限元整车模型在低速正面碰撞分析中各个试验零部件所吸收的能量，可以等效于有限元整车低速正面碰撞分析中试验部件的变形内能，对于该能量E的获取可以从有限元整车模型的计算结果文件binout中提取到。

步骤102，根据所确定的试验零部件和简易台车的试验质量搭建简易台车，进行台车低速正面碰撞试验，采集所述简易台车的第一加速度。

在步骤101中，确定出试验零部件后，将试验零部件进行组装，例如，在图1中，前保险杠总成6和冷却模块2安装在前端框架3上，而前端框架3和前碰撞横梁总成1则通过连接工装5固定到加速台车4上。具体地，前保险杠总成6和冷却模块2在前端框架3上的安装可以通过螺栓，卡接等方式安装至该前端框架3上。同样地，前端框架3和前碰撞横梁总成1也可通过螺接的方式来通过该连接工装5固定到加速台车4上。

在步骤102中，台车低速正面碰撞试验和在步骤101中的低速正面碰撞试验的条件相同，即，以低于15km/h的车速正面碰撞刚性墙。然后，采集该简易台车在碰撞后的第一加速度信息。

步骤103，依据所述简易台车建立简易台车有限元模型，并按照与台车低速正面碰撞试验相同的边界条件及台车低速正面碰撞试验时所采集的第一加速度来进行整车前端结构分析模型的精度标定。

其中，整车前端结构分析模型是指包含有上述的试验零部件和前置传感器的模型，即包括上述已建立连接的前端框架3、前碰撞横梁总成1、前保险杠总成6和冷却模块2，以及已安置在在上述几个试验零部件上的前置传感器。

其中，按照与台车低速正面碰撞试验相同的边界条件及台车低速正面碰撞试验时所采集的一加速度来进行整车前端结构分析模型的精度标定的步骤103包括：

步骤301，按照与台车低速证明碰撞试验相同的边界速度进行输入，采集简易台车有限元模型的第二加速度；

步骤302，对所述第一加速度和所述第二加速度的曲线波形形状、相位以及峰值进行评价，确定所述整车前端结构分析模型的精度是否满足要求；

步骤303，若不满足，则对试验零部件之间连接关系的表征、试验零部件材料力学性能的表征和试验零部件网格划分的单元尺寸大小及单元厚度方向的积分点个数进行修正，以使修正后的所述整车前端结构分析模型的精度满足要求；

步骤304，若满足，则完成对整车前端结构分析模型的精度标定。

在步骤303中，对修正后的所述整车前端结构分析模型的精度评价标准参见ISO和SAEInternational国际汽车工程师协会联合发布的汽车安全领域模型验证标准(“Roadvehicles–Objective rating metrics for dynamic systems”,ISO/TR 16250,2013)。在修正时，对于图1中的前端框架3和冷却模块2的连接来说，在实际的物理模型中，一般是通过橡胶衬垫的过盈配合来进行连接，而在有限元分析模型中若采用刚性连接，会对前置传感器信号有影响，因此需要修正有限元分析模型的连接方式。前碰撞横梁总成1在实际成型过程中，工艺参数会对其材料力学性能有影响，并进而影响前置传感器的信号，有限元分析模型需要对实际物理样件进行材料取样测试并标定，修正有限元分析模型中试验零部件的材料模型。

步骤104，在完成精度标定后，将所述整车前端结构分析模型应用于所搭建的有限元整车模型中，并进行低速正面碰撞试验，获取前置传感器的仿真信号。

这样，便可实现对前置传感器的信号复现，并且由于在步骤103中的修正操作，使得所复现的前置传感器信号的精度较高。在获取到前置传感器的信号仿真数据后，可以利用该数据对安全气囊控制算法进行标定匹配。

本发明方法通过子***验证试验(简易台车验证试验)加有限元整车模型分析的方法，实现了正面低速碰撞工况下替代整车试验验证，达到减少整车样车试制和试验次数、降低开发成本和缩短设计周期的目的。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种前置传感器信号复现***，包括：

确定模块，用于对有限元整车模型进行低速正面碰撞试验，确定对前置传感器信号变化影响最大的至少一个试验零部件以及简易台车的试验质量；

采集模块，用于根据所确定的试验零部件和简易台车的试验质量搭建简易台车，进行台车低速正面碰撞试验，采集所述简易台车的第一加速度；

标定模块，用于依据所述简易台车建立简易台车有限元模型，并按照与台车低速正面碰撞试验相同的边界条件及台车低速正面碰撞试验时所采集的第一加速度来进行整车前端结构分析模型的精度标定；

获取模块，用于在完成精度标定后，将所述整车前端结构分析模型应用于所搭建的有限元整车模型中，并进行低速正面碰撞试验，获取前置传感器的仿真信号。

本发明上述***，可达到与上述方法相同的技术效果，即实现了正面低速碰撞工况下替代整车试验验证，达到减少整车样车试制和试验次数、降低开发成本和缩短设计周期的目的。

Claims (7)

1.一种前置传感器信号复现方法，其特征在于，包括：对有限元整车模型进行低速正面碰撞试验，确定对前置传感器信号变化影响最大的至少一个试验零部件以及简易台车的试验质量；

根据所确定的试验零部件和简易台车的试验质量搭建简易台车，进行台车低速正面碰撞试验，采集所述简易台车的第一加速度；

依据所述简易台车建立简易台车有限元模型，并按照与台车低速正面碰撞试验相同的边界条件及台车低速正面碰撞试验时所采集的第一加速度来进行整车前端结构分析模型的精度标定；

在完成精度标定后，将所述整车前端结构分析模型应用于所搭建的有限元整车模型中，并进行低速正面碰撞试验，获取前置传感器的仿真信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对有限元整车模型进行低速正面碰撞试验，确定简易台车的试验质量的步骤包括：

确定至少一个试验零部件在整车速度为零时，所吸收的能量E；

根据所述能量E和所述有限元整车模型的碰撞初始速度V，确定所述简易台车的试验质量M。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照与台车低速正面碰撞试验相同的边界条件及台车低速正面碰撞试验时所采集的一加速度来进行整车前端结构分析模型的精度标定的步骤包括：

按照与台车低速证明碰撞试验相同的边界速度进行输入，采集简易台车有限元模型的第二加速度；

对所述第一加速度和所述第二加速度的曲线波形形状、相位以及峰值进行评价，确定所述整车前端结构分析模型的精度是否满足要求；

若不满足，则对试验零部件之间连接关系的表征、试验零部件材料力学性能的表征和试验零部件网格划分的单元尺寸大小及单元厚度方向的积分点个数进行修正，以使修正后的所述整车前端结构分析模型的精度满足要求；

若满足，则完成对整车前端结构分析模型的精度标定。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所确定的试验零部件和简易台车的试验质量搭建简易台车的步骤包括：

根据所确定的简易台车的试验质量m对加速台车4进行配重；

将所确定的至少一个试验零部件通过连接工装5固定在所述加速台车4上，以形成所述简易台车。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法应用于具有前防撞横梁总成和前置传感器布置于水箱框架上的车型。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行低速正面碰撞试验的具体条件为：以低于15KM/h的速度正面碰撞刚性墙。

7.一种前置传感器信号复现***，其特征在于，包括：

确定模块，用于对有限元整车模型进行低速正面碰撞试验，确定对前置传感器信号变化影响最大的至少一个试验零部件以及简易台车的试验质量；

采集模块，用于根据所确定的试验零部件和简易台车的试验质量搭建简易台车，进行台车低速正面碰撞试验，采集所述简易台车的第一加速度；

标定模块，用于依据所述简易台车建立简易台车有限元模型，并按照与台车低速正面碰撞试验相同的边界条件及台车低速正面碰撞试验时所采集的第一加速度来进行整车前端结构分析模型的精度标定；

获取模块，用于在完成精度标定后，将所述整车前端结构分析模型应用于所搭建的有限元整车模型中，并进行低速正面碰撞试验，获取前置传感器的仿真信号。