本发明属于仿真分析，具体涉及一种主动发罩头型冲击的仿真方法。
背景技术：
1、近年来，随着汽车保有量的快速增加，伴随而来的交通事故也越来越多。根据数据统计，道路交通事故中弱势群体事故占比较高，行人死亡率居高不下，行人安全日益受到关注。研究表明，当行人交通事故发生时，行人的头部与发动机罩发生碰撞，若发动机罩下部没有足够的变形空间来吸收冲击能量，行人头部会产生极大伤害。据此，主动发罩技术应运而生，并逐步成熟，现已在大量车型中得到应用。装备主动发罩的车辆在发生行人事故时主动抬起发动机罩以确保发动机罩与内部部件之间的空间，以减小行人头部伤害。主动发罩系统通过安装在车辆前保险杠的压力管传感器检测行人碰撞，当传感器信号达到点火阈值时，车辆发动机罩由安装在铰链模块下方的两个顶升器抬起。该算法嵌入在ecu中，ecu决定是否达到阈值。
2、虽然主动发罩技术得到广泛应用，但存在主动发罩头型冲击仿真精度较低的问题，主要原因如下：
3、1、顶升器仿真精度较低
4、顶升器结构复杂，由胶帽、法兰、套筒、顶升杆、药筒、环壳、限位环等部件构成，精细的仿真建模比较繁琐，参数较多，在头型冲击仿真中使用的可行性较差，因此在传统的主动发罩头型冲击仿真中进行简化，不考虑点爆后的顶升器在头型冲击过程中施加给发罩的反作用力，导致头型伤害偏小，仿真精度较低。
5、2、主动铰链仿真精度较低
6、在传统的仿真方法中，需要在铰链转动铰位置增加阻尼，模拟铰链转动过程中的运动阻力，但是在实际的铰链结构中阻尼不方便直接测量，因此阻尼参数通常被忽略，导致头型伤害偏小，仿真精度较低。
技术实现思路
1、为了解决现有技术主动发罩头型冲击仿真精度不足的问题，本发明提供一种主动发罩头型冲击的仿真方法，对顶升器结构进行简化建模，既简化了建模方法，提升了建模效率，又可以准确地模拟在不同的冲击速度下点爆后的顶升器的压溃力特性，并且在主动发罩铰链转动铰中设置了阻尼单元，并通过头型冲击试验对此参数进行逆向标定，解决了直接正向测量操作性差的问题，提升了头型冲击的仿真精度。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种主动发罩头型冲击的仿真方法，包括以下步骤：
4、步骤一、网格划分：通过有限元前处理软件对与行人头型冲击相关的不包括顶升器结构的车辆b柱前方结构进行网格划分，得到有限元网格；
5、步骤二、将顶升器结构简化为顶杆、壳体及非线性弹簧单元的组合，对顶升器结构进行简化建模；
6、步骤三、材料与厚度属性赋值：根据车辆结构实际的材料和厚度对顶升器结构以外的有限元网格分别赋予实际的材料参数和厚度参数；
7、步骤四、建立连接关系：根据车辆结构实际的连接关系完成有限元网格的相互连接；
8、步骤五、建立接触关系：车辆结构自身建立自接触，车辆与头型之间建立面面接触；
9、步骤六、设置约束：在车辆模型b柱截断位置约束6个方向自由度；
10、步骤七、模型标定。
11、进一步地，所述步骤一中，所述与行人头型冲击相关的不包括顶升器结构的车辆b柱前方结构，包括白车身、发动机罩、发动机罩附件、前保险杠、前保险杠附件、散热器格栅、前组合灯、前端框架、前保险杠横梁、冷却模块、机舱护板以及动力系统。
12、进一步地，所述步骤二中，对顶升器结构进行简化建模的过程为：
13、顶杆和壳体为外包壳建模，并作刚性处理，材料定义为mat_020，厚度定义为1mm；在顶杆上端圆心与壳体下端圆心位置分别建立节点，在两节点之间建立joint_cylindrical移动副，用以约束顶杆和壳体之间的相对移动关系；同时在两节点之间建立非线性弹簧单元，单元类型为element_discrete，单元材料使用mat_s04，材料参数由压溃力-位移曲线lcd定义，同时定义压溃力-位移曲线与压溃速度相关的缩放因子lcr，用以模拟不同冲击速度下的顶升器的压溃力-位移曲线。
14、进一步地，所述步骤二中，所述压溃力-位移曲线和缩放因子lcr均通过顶升器子系统冲击试验得到，试验方法如下：
15、搭建顶升器压溃测试子系统，测试系统下方包含试验台架，上方包含加载圆盘及压力传感器；
16、将点爆后的主动发罩顶升器结构壳体下端固定在试验台架上，加载圆盘对顶升器顶杆依次进行不同速度的冲击，测量得到在不同冲击速度下的压溃力-位移曲线；
17、对不同冲击速度下的压溃力-位移曲线进行综合处理，得到压溃力-位移曲线与冲击速度的关系，进而得到压溃力-位移曲线在不同冲击速度下的缩放因子lcr。
18、进一步地，所述顶升器子系统冲击试验中，加载圆盘对顶升器顶杆依次进行10km/h，20km/h，30km/h，40km/h，50km/h的冲击，每个速度下的冲击试验重复6次以上，去除异常曲线，其他曲线作平均值处理，处理后的曲线即不同冲击速度下的压溃力-位移曲线。
19、进一步地，所述步骤四包括：
20、s41.主动发罩顶升器结构简化模型中的壳体与下端的柔性白车身钣金使用extra_nodes刚性连接；
21、s42.主动发罩铰链铰接位置建立转动铰joint_revolute，同时在铰接位置增加非线性阻尼单元，用以调整模型精度。
22、进一步地，所述步骤s42包括：
23、在铰链臂铰接圆心位置分别建立节点，在铰接的两铰链臂节点之间建立joint_revolute转动副，用以约束铰链臂之间的相对转动关系；同时在两节点之间建立非线性阻尼单元，单元类型为element_discrete，单元材料使用mat_s05，阻尼特性由力矩-转速曲线lcdr定义。
24、8.如权利要求1所述的一种主动发罩头型冲击的仿真方法，其特征在于，所述步骤五中，车辆结构自身建立自接触，ls_dyna控制卡为
25、automatic_single_surface；车辆与头型之间建立面面接触，控制卡为automatic_surface_to_surface。
26、进一步地，所述步骤七包括：
27、开展顶升器上方头型冲击试验，获取头型试验的加速度-时间曲线；同时利用搭建好的仿真模型进行同等工况下的仿真计算，获取头型仿真的加速度-时间曲线；将头型试验的加速度-时间曲线与头型仿真的加速度-时间曲线进行比对，标定铰链的阻尼特性——力矩-转速曲线lcdr，直到头型仿真的加速度-时间曲线与头型试验的加速度-时间曲线的cor拟合度在90％以上，模型建立完成。
28、本发明具有以下有益效果：
29、1、本发明对顶升器结构进行简化建模，将复杂的顶升器结构简化为顶杆、壳体及非线性弹簧单元的组合，顶杆与壳体间建立移动副，同时借助顶升器子系统冲击试验获取不同冲击速度下的点爆后顶升器的压溃力-位移曲线，并将此曲线赋予弹簧单元；既简化了建模方法，提升了建模效率，又可以准确地模拟在不同的冲击速度下点爆后的顶升器的压溃力特性，提升了仿真精度。
30、2、本发明在主动发罩铰链转动铰中设置了阻尼单元，并通过头型冲击试验对此参数进行逆向标定，解决了直接正向测量操作性差的问题，提升了头型冲击的仿真精度。
1.一种主动发罩头型冲击的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种主动发罩头型冲击的仿真方法，其特征在于，所述步骤一中，所述与行人头型冲击相关的不包括顶升器结构的车辆b柱前方结构，包括白车身、发动机罩、发动机罩附件、前保险杠、前保险杠附件、散热器格栅、前组合灯、前端框架、前保险杠横梁、冷却模块、机舱护板以及动力系统。
3.如权利要求1所述的一种主动发罩头型冲击的仿真方法，其特征在于，所述步骤二中，对顶升器结构进行简化建模的过程为：
4.如权利要求3所述的一种主动发罩头型冲击的仿真方法，其特征在于，所述步骤二中，所述压溃力-位移曲线和缩放因子lcr均通过顶升器子系统冲击试验得到，试验方法如下：
5.如权利要求4所述的一种主动发罩头型冲击的仿真方法，其特征在于，所述顶升器子系统冲击试验中，加载圆盘对顶升器顶杆依次进行10km/h，20km/h，30km/h，40km/h，50km/h的冲击，每个速度下的冲击试验重复6次以上，去除异常曲线，其他曲线作平均值处理，处理后的曲线即不同冲击速度下的压溃力-位移曲线。
6.如权利要求1所述的一种主动发罩头型冲击的仿真方法，其特征在于，所述步骤四包括：
7.如权利要求6所述的一种主动发罩头型冲击的仿真方法，其特征在于，所述步骤s42包括：
8.如权利要求1所述的一种主动发罩头型冲击的仿真方法，其特征在于，所述步骤五中，车辆结构自身建立自接触，ls_dyna控制卡为automatic_single_surface；车辆与头型之间建立面面接触，控制卡为automatic_surface_to_surface。
9.如权利要求1所述的一种主动发罩头型冲击的仿真方法，其特征在于，所述步骤七包括：
