本发明涉及汽车正面25％小偏置碰撞领域，具体涉及一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法。
背景技术：
1、正面小偏置碰撞安全评价测试是中国保险汽车安全指数(简称c-iasi)体系规程中典型工况之一。随着c-iasi体系影响力不断扩大，面向25％小偏置正面碰撞工况车辆结构耐撞性设计早期阶段评估需求也在不断扩大，但由于在车辆结构耐撞性设计的早期阶段缺乏结构部件的详细布局，评估车辆结构的有效性，是一项具有挑战性的工作。在小偏置正面碰撞试验中，车辆的运动学响应和动力学响在开发早期就可获得，通过将测试车辆在小偏置碰撞工况中运动学响应和动力学响应参数化，量化车辆碰撞所受的边界状态，精确定位车辆当前状态的问题所在，为车辆的开发与性能提升提供试验技术及数据分析支持。
2、通过小偏置力墙系统采集shotgun、纵梁、副车架上中下三条传力路径x向与y向碰撞时间历程载荷信号、加速度信号等车辆动力学数据；通过顶部视角高速摄像捕捉追踪点获取车辆关键参考点位置的运动学特征，并对车辆运动响应进行实时跟踪分析；最终基于车辆动力学以及运动学分析结果对车身结构断面形式、布置形式加以验证，并对标修正整车模型，整车模型为车企研发阶段的车辆模型，为车企开发不同车身运动姿态下(侧滑模式或车身变形模式)安全策略方案，提供试验数据支撑。
3、在25％小偏置碰撞整车测试中，由于视野、仪器、测试便利性和样车成本的限制，导致撞击侧车轮动态响应以及底盘失效相关试验数据很难被仪器详细的捕捉到。此外，由于整车测试发罩、翼子板等零件遮挡，试验难以观察车身前纵梁外侧小偏置吸能部件的变形模式以及x\y向载荷响应，导致在试验层面无法全面研究25％小偏置碰撞车辆的运动学响应与动力学响应。
4、25％小偏置碰撞作为c-iasi典型正面碰撞工况，在该工况下车辆碰撞结构耐撞性早期设计阶段的开发难点主要为：在测试层面难以通过传统测试方法获得并量化早期设计阶段测试车辆的运动学响应和动力学响应。
5、为此，需要一种能对小偏置碰撞运动学响应和动力学响应进行量化测试方法。
技术实现思路
1、本发明意在提供一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，能够对小偏置碰撞运动学响应和动力学响应进行量化，从而准确识别车辆的运动学响应。
2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、s1、准备测试车辆，将测试车辆质量以及质心调整到目标值，对车辆进行涂色；
4、s2、设置测试车辆视频的追踪点和测量点，对追踪点和测量点进行标记和测量；
5、s3、安装测试设备，测试设备包括测力墙和高速相机、传感器；
6、s4、准备牵引机构，通过牵引机构带动测试车辆进行加速，加速至测试速度，使测试车辆和测力墙以25％重叠率发生碰撞；
7、s5、获取传感器的数据及碰撞视频，对碰撞测试车辆动力学响应和运动学响应进行量化；
8、根据平面运动学模型，测试车辆的前进方向为x轴，测力墙设置方向为y轴，碰撞过程中，开始碰撞的时间t0，从t0开始计时，测试车辆靠近测力墙一侧的a柱外侧点为e点，e点沿车身边缘线方向在测力墙上的投影为o点，测力墙上弧形测力区最外侧为g点，计算侧滑值，根据侧滑值取值区分运动学模型为侧滑运动学模型还是吸能运动学模型，侧滑值geo的计算公式为：
9、
10、oyt-碰撞结束时间时e点沿车身边缘投影到测力墙上o点的y坐标；
11、oyt0-开始碰撞时e点沿车身边缘投影到测力墙上o点的y坐标；
12、gy-g点为侧力测力墙弧面最外侧g点y坐标。
13、本方案的有益效果为：
14、1.步骤s1中，目标值为车企提供的测试车辆实际质量和质心位置。
15、2.使用本方案进行测试时，对测试车辆进行配重、涂色，然后再进行测试设备、传感器及顶部高速相机准备，并对测试车辆视频追踪点进行标记和测量，对测力墙测力单元进行调试安装，保证测力墙正常工作以及每个测力单元平面偏差不大于2mm,完成以上准备工作后，测试车辆被牵引机构带动，使测试车辆以60km/h的速度与测力墙发生25％重叠率正面碰撞，并通过传感器记录x、y向碰撞载荷及高速相机记录追踪点轨迹信息。本方案中，通过安装的测力墙传感器及高速相机量化测试车辆运动学响应和动力学响应，为车辆早期设计阶段结构耐撞设计运动策略(侧滑模式或吸能模式)提供数据支撑。
16、3.本方案通过摄像机拍摄的视频，对视频中的追踪点进行捕捉，将每个追踪点识别为不同的点，通过分析这些点的位置、速度和移动方向，从而更加准确地识别碰撞过程中的相关特征。
17、4.将运动模型简化为在水平二维平面上的平面运动，降低了视频分析处理的难度，简化了力运动学模型，提供分析效率。
18、5.通过o点的位置变化和e、o两点的相对位置，识别两种运动响应，代表碰撞过程中o点沿y轴的位移，代表壁障边缘到之间的距离，在t0处的geo等于零。结束时刻如果o点的y坐标大于by，则geo将大于1，表现为侧滑运动学模型，相反geo小于1，表示为吸能运动学模型。
19、进一步的，根据侧滑值取值区分运动学模型为侧滑运动学模型还是吸能运动学模型的方式为：geo大于1时为侧滑运动学模型，geo小于1时为吸能运动学模型。
20、进一步的测试车辆的后视镜所对a柱点为e点，步骤s5中，计算侧滑值geo后，确定碰撞结束的时间tend，tend的判断步骤为：
21、s501.根据geo确定
22、a.当最终geo≥1时，o点y值坐标大于gy第一时刻即geo≥1的第一时刻作为
23、b.当最终geo＜1时，ds长度不再减少的最后时刻即geo＜1的第一时刻作为
24、s502.ds为e、o两点之间的距离,根据ds确定
25、a.满足的第一时刻作为即反弹的开始，如果该时间的数据未被识别，则选择最后一个可用的点的数据作为
26、s503.tend时间的确定：
27、
28、进一步的，步骤s5中，根据测试车辆的变化率d％区分运动学模型为侧滑运动学模型还是吸能运动学模型，其中，
29、
30、
31、dst0-碰撞开始时ds的取值；
32、d-变化量；
33、ds取tend时刻的值，
34、当时，为侧滑运动学模型；当时，为吸能运动学模型。
35、进一步的，步骤s1的具体步骤为：
36、s101拆除遮挡观察测试车辆结构变形的非关键部件；
37、s102对车身前端结构进行涂色处理；
38、s103对测试车辆增加配重块，将实际质量与车企提供的整车质量比较，使偏差不超过20kg。
39、进一步的，步骤s2中，根据平面运动学模型，将车辆的质心cog点作为参考点，选取e点、g点、o点、测试车辆质心位置cog、底盘相关特征点进行追踪点标记；通过三维坐标仪记录相关点坐标，同时在车顶平面区域设置两个特征点，特征点距离为61cm，该标记起到比列尺的作用，准确量化各个参考点的位移、运动轨迹及坐标实时变化值。
40、进一步的，步骤s2中：质心参考点的cog的ux和uy的位移、围绕垂直轴的旋转是相对于位于全局参考系进行测量的。
41、进一步的，步骤s3中：传感器包括加速度传感器、数字量开关和若干测力传感器，将加速度传感器和数字量开关安装在测试车辆上，加速度传感器安装在测试车辆的质心位置；数字量开关包括接触开关和断裂开关，接触开关安装在测试车辆的防撞横梁碰撞侧，断裂开关粘贴在测试车辆半轴与轮辋之间；
42、若干测力传感器均设置在测力墙与测试车辆碰撞区域，碰撞区域包括平面区和弧面区，用于采集碰撞车辆前端x\y向载荷响应，量化测试车辆动力学响应，分析测试车辆前端如防撞横梁、shountgun等端接触部件的吸能比例，对测试车辆模型修正以及结构耐撞性优化提供数据支撑。
43、测力墙的平面区靠近测试车辆中轴线一侧设有弧面区，弧面区靠近测试车辆一面为弧面，弧面区和测力墙之间设有加强肋。在测试车辆和测力墙碰撞区域设置测力的单元，在碰撞过程中采集碰撞载荷曲线。
44、进一步的，步骤s4中，牵引机构以≤0.3g加速度带动测试车辆进行加速，使测试车辆以64.4km/h±1km/h的碰撞速度撞向测力墙。
45、进一步的，步骤s5之后还包括步骤s6：基于车辆动力学以及运动学，将车辆碰撞载荷边界的时间历程与车辆变形、部件失效、运动策略进行关联性分析，根据分析结果对标并修正整车模型，同时为测试车辆应对25％小偏置碰撞结构耐撞性提供数据支撑。
46、本方案还有以下效果：
47、1.本方案中，将测力传感器设置在测力墙上，通过测力传感器采集shotgun、纵梁、副车架上中下三条传力路径x向与y向碰撞时间历程载荷信号、加速度信号等车辆动力学数据。
48、2.本方案中，通过顶部视角高速摄像捕捉特征点获取平面运动学模型中的参数代表的车辆关键参考点位置的运动学特征，并对车辆运动响应进行实时跟踪分析，为测试车辆安全策略(侧滑或者吸能)提供数据支撑。
49、3.由于本方案使用白车身，即拆除发罩、翼子板等遮挡前舱结构变形的非关键部件进行测试车辆试验，观察车身前纵梁外侧小偏置吸能部件的变形模式以及x\y向载荷响应，在试验层面全面研究25％小偏置碰撞车辆运动响应与动力学响应。相较于整车碰撞，质量更轻，质心位置有所不同，因此需要根据车企提供的质心位置调整测试车辆的质心位置，使测试车辆质心位置和整车的质心位置一致；此外，相对与整车车辆内部的遮挡更少，使顶部和底部高速相机能够更加清楚地拍摄到车辆内部受力结构的变形情况，以便于根据测试结果改进车辆结构。
50、4.当geo大于等于1时，车辆碰撞运动学模式判断为侧滑运动学模型，反之，当geo小于1时，无法绕过测力墙，因此判断为吸能运动学模型，为测试车辆的应对25％小偏碰撞结构耐撞性提供数据支撑，同时也可以对标修正根据物理模型建立的仿真模型。
51、5.在数据处理的过程中，需要提取碰撞过程中的测试数据，因而需要根据碰撞结束时间tend来确定需要提取的数据范围，进而提高据仿真模型的分析效率；主要从两个角度确认tend；
52、a.通过o点和g点的相对位置，判断测试车已经辆绕过测力墙的时间点，o点坐标y值大于gy第一时刻,表示测试车辆绕过测力墙，代表碰撞结束；
53、b.通过ds的长度变化，判断车身的形变状态，即碰撞过程中，ds的长度不断缩短，而碰撞结束后，碰撞的冲力消失，车身形变开始回弹，ds开始增加，即ds开始增加代表碰撞结束；因此可以先根据ds的长度数据，生成ds的长度变化曲线，然后找到时的第一时刻，此时被认为即反弹的开始，如果未被识别，则选择最后一个可用的点作为
54、通过ds的长度变化判断tend的优势在于，ds为e点到o点的距离，拍摄车身的摄像机能够准确地拍摄到ds的长度变化，当geo小于1时，车身的侧滑较小，识别的准确率较低。因此，geo小于1时，通过ds的长度变化判断tend比较准确；
55、同理，通过ds的长度变化，计算车辆的变化率d％，从而区分运动学模型为侧滑运动学模型还是吸能运动学模型，也比仅根据geo的取值来判断更加准确。
1.一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求3所述的一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，其特征在于：根据侧滑值取值区分运动学模型为侧滑运动学模型还是吸能运动学模型的方式为：geo大于等于1时为侧滑运动学模型，geo小于1时为吸能运动学模型。
3.根据权利要求4所述的一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，其特征在于：测试车辆的后视镜所对a柱点为e点，步骤s5中，计算侧滑值geo后，确定碰撞结束的时间tend，tend的判断步骤为：
4.根据权利要求3所述的一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，其特征在于：步骤s5中，根据测试车辆的变化率d％区分运动学模型为侧滑运动学模型还是吸能运动学模型，其中，
5.根据权利要求1所述的一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，其特征在于，步骤s1的具体步骤为：
6.根据权利要求5所述的一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，其特征在于，步骤s2中，根据平面运动学模型，将车辆的质心cog点作为参考点，选取e点、g点、o点、测试车辆质心位置cog、中轴线上至少两点、底盘相关特征点进行追踪点标记；通过三维坐标仪记录相关点坐标。
7.根据权利要求6所述的一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，其特征在于，步骤s2中：质心参考点的cog的ux和uy的位移、围绕垂直轴的旋转是相对于位于全局参考系进行测量的。
8.根据权利要求6所述的一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，其特征在于，步骤s3中：传感器包括加速度传感器、数字量开关和若干测力传感器，将加速度传感器和数字量开关安装在测试车辆上，加速度传感器安装在测试车辆的质心位置；数字量开关包括接触开关和断裂开关，接触开关安装在测试车辆的防撞横梁碰撞侧，断裂开关粘贴在测试车辆半轴与轮辋之间；若干测力传感器均设置在测力墙与测试车辆碰撞区域，碰撞区域包括平面区和弧面区。
9.根据权利要求8所述的一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，其特征在于：步骤s4中，牵引机构以≤0.3g加速度带动测试车辆进行加速，使测试车辆以64.4km/h±1km/h的碰撞速度撞向测力墙。
10.根据权利要求9所述的一种25％偏置碰撞车辆动态响应量化测量方法，其特征在于，步骤s5之后还包括步骤s6：基于车辆动力学以及运动学，将车辆碰撞载荷时间历程与车辆变形、部件失效、运动策略进行关联性分析，根据分析结果对标并修正整车模型。
