[發(fā)明專利]基于剛度標(biāo)定法的汽車儀表板懸浮屏靜態(tài)頭部碰撞仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011593100.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN112651161B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文奇;白云龍;朱大煒;虞曄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上汽大眾汽車有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陶玉龍;陸嘉

本發(fā)明涉及汽車計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種基于剛度標(biāo)定法的汽車儀表板懸浮屏靜態(tài)頭部碰撞仿真方法。本發(fā)明提出的基于剛度標(biāo)定法的汽車儀表板懸浮屏靜態(tài)頭部碰撞仿真方法，包括以下步驟：S1、對(duì)儀表板懸浮屏頭部碰撞的初始仿真模型進(jìn)行搭建；S2、通過懸浮屏剛度實(shí)驗(yàn)對(duì)懸浮屏初始仿真模型進(jìn)行標(biāo)定，生成標(biāo)定后的懸浮屏模型；S3、將標(biāo)定后的懸浮屏模型與儀表板初始仿真模型結(jié)合，進(jìn)行靜態(tài)頭部碰撞仿真。本發(fā)明提升儀表板懸浮屏靜態(tài)頭部碰撞仿真精度，同時(shí)獲取一個(gè)力學(xué)性能和實(shí)際性能相匹配的通用性較高的懸浮屏有限元模型，以便能被其他開發(fā)項(xiàng)目直接沿用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種基于剛度標(biāo)定法的汽車儀表板懸浮屏靜態(tài)頭部碰撞仿真方法。

背景技術(shù)

汽車儀表板是汽車內(nèi)飾中最為重要的組成部分之一，是集安全性、功能性、舒適性和裝飾性于一身的部件。

隨著技術(shù)的發(fā)展，汽車儀表板也從最初的機(jī)械式儀表板發(fā)展為電氣式儀表板，再到最新的全數(shù)字汽車儀表板，而懸浮屏能體現(xiàn)全數(shù)字化儀表板的簡約流暢之美，已成為目前汽車內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)的一大趨勢(shì)。

在汽車使用過程中，突發(fā)的碰撞等事故會(huì)導(dǎo)致乘員頭部撞擊包括懸浮屏在內(nèi)的儀表板區(qū)域。包括懸浮屏在內(nèi)的儀表板各區(qū)域需滿足靜態(tài)頭部碰撞測(cè)試要求。

在《GB 11552-2009乘用車內(nèi)部凸出物》中對(duì)包括懸浮屏在內(nèi)的汽車內(nèi)飾的吸能材料制成的構(gòu)件做出了要求，以下簡稱靜態(tài)頭部碰撞要求。

靜態(tài)頭部碰撞加速度測(cè)量裝置包含一個(gè)擺錘，其回轉(zhuǎn)中心由球軸承支撐，擺錘在撞擊中心處的折合質(zhì)量為6.8千克。擺錘的下端是一個(gè)直徑為165毫米的剛性錘頭，其中心與擺錘的撞擊中心重合。錘頭上裝有兩個(gè)加速度傳感器和一個(gè)速度傳感器用以測(cè)定在撞擊方向上的各種數(shù)據(jù)。

圖1揭示了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的擺錘加速度曲線圖，錘頭以24.1千米/小時(shí)的速度撞擊實(shí)驗(yàn)構(gòu)件，所獲得的錘頭加速度曲線如圖1所示。GB11552法規(guī)規(guī)定，實(shí)驗(yàn)中錘頭的減速度超過80g的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過3毫秒。

懸浮式導(dǎo)航屏與目前常見的內(nèi)嵌式導(dǎo)航屏在結(jié)構(gòu)上差異較大，導(dǎo)致此兩種導(dǎo)航屏在靜態(tài)頭部碰撞過程中的表現(xiàn)有所差異。

圖2揭示了內(nèi)嵌式導(dǎo)航屏在靜態(tài)頭部碰撞過程中的變形示意圖，如圖2所示，對(duì)于內(nèi)嵌式導(dǎo)航屏，在錘頭105碰撞后，儀表板從儀表板頭碰前位置103移動(dòng)至儀表板頭碰后位置101，內(nèi)嵌式屏幕從嵌入式屏幕頭碰前位置104移動(dòng)至內(nèi)嵌式屏幕頭碰后位置102。

球頭位移主要來源于儀表板的變形D1，說明球頭減速度主要來源于儀表板的阻礙作用。

圖3揭示了懸浮式導(dǎo)航屏在靜態(tài)頭部碰撞過程中的變形示意圖，如圖3所示，對(duì)于懸浮式導(dǎo)航屏，在錘頭205碰撞后，儀表板從儀表板頭碰前位置203移動(dòng)至儀表板頭碰后位置201，懸浮屏從懸浮屏頭碰前位置204移動(dòng)至懸浮屏頭碰后位置202。

其頭部碰撞過程中的錘頭位移主要來源于懸浮屏懸臂結(jié)構(gòu)的在沖擊作用下的變形D2及儀表板整體的變形D1，說明球頭減速度主要來源于儀表板及懸臂結(jié)構(gòu)的阻礙作用。

因此，懸浮式屏幕和內(nèi)嵌式屏幕在頭部碰撞過程中錘頭減速度產(chǎn)生的機(jī)理不同。

儀表板懸浮屏靜態(tài)頭部碰撞要求是車內(nèi)乘員安全的重要保障，是儀表板研發(fā)必須滿足的條件，許多企業(yè)和科研院所采用物理實(shí)驗(yàn)的方法判斷儀表板懸浮屏幕的靜態(tài)頭部碰撞特性，但是通過實(shí)驗(yàn)的方法成本太大，而且往往是在儀表板開發(fā)階段的后期才有零件開展實(shí)驗(yàn)，不容易在設(shè)計(jì)的早期階段暴露問題。

在儀表板設(shè)計(jì)階段開展懸浮屏的靜態(tài)頭部碰撞仿真不僅能提升研發(fā)效率，也能節(jié)省大量的人力物力。

目前使用的懸浮屏靜態(tài)頭部碰撞仿真方法是搭建懸浮屏和儀表板的有限元模型，然后劃定懸浮屏頭部碰撞區(qū)域，通過求解器進(jìn)行計(jì)算求解，最后，讀取3毫秒加速度計(jì)算結(jié)果。