1.本发明涉及汽车碰撞测试领域，具体而言，涉及一种碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法。
背景技术：2.汽车碰撞假人胸部总成由6根性能不同的肋骨组成，每根肋骨由高强度钢和阻尼材料粘合而成。对于碰撞假人肋骨的测试研究，国内专利cn201520287368.0《一种汽车碰撞试验假人肋骨标定设备》利用一种试验精度高、操作简单可靠的汽车碰撞试验假人肋骨标定设备，可以使肋骨标定操作更加简单，准确性更高。专利cn201120525266.x《一种假人肋骨标定用撞击装置》，提供了一种撞击位置容易定位，操作方便的肋骨标定用撞击装置，撞击装置在一定高度时容易平衡、定位，准确率高。通过分析发现，现有文献专利的研究多集中于肋骨标定装置的开发，对于假人肋骨的性能通道确定方法研究很少，碰撞假人标准49cfr part 57.34中仅规定了标准工况下包含肋骨胸部总成的性能，未对单根肋骨的性能通道进行确定，这就造成性能差异很大的肋骨组合也能满足胸部总成标定，从而导致在非标准工况下，假人胸部响应存在较大差异，影响碰撞测试结果的准确性。
3.有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：4.本发明的目的在于提供一种碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法，该方法能科学地得到假人单根肋骨的性能通道，以便为假人胸部总成中肋骨的选择提供准确的数据指导，从而提高假人胸部总成响应的一致性，进而提高碰撞测试结果的准确性。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.第一方面，本发明提供了一种碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法，包括：
7.将假人肋骨安装在肋骨标定台上，释放落锤，记录落锤与肋骨接触过程中不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度；
8.根据所述位移、所述加速度和落锤的质量，绘制肋骨位移与落锤冲击力之间的关系曲线；
9.根据所述关系曲线，计算刚度系数；
10.重复以上步骤，采集至少20个假人胸部总成中各个肋骨的刚度系数，所述假人胸部总成由至少6根肋骨组成；
11.根据所述刚度系数、所述不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，确定假人胸部总成中各根肋骨的性能通道。
12.进一步地，所述刚度系数采用以下公式计算：
13.[0014][0015][0016]
h为刚度系数，为肋骨加载过程到最高峰值时所采集点的肋骨受力值，为肋骨卸载过程中所采集点的肋骨受力值，n1为加载过程中采集点的个数，n2为卸载过程中采集点的个数，a为加载过程肋骨受力的平均值，b为卸载过程肋骨受力的平均值。
[0017]
进一步地，所述假人胸部总成为在胸部标定试验中位移满足68.2
±
1.93mm要求的胸部总成。
[0018]
进一步地，所述根据所述刚度系数、所述不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，确定假人胸部总成中各根肋骨的性能通道包括：
[0019]
将至少20个假人胸部总成中各个肋骨进行分组，位于假人胸部总成中同一位置的肋骨归为一组，组数等于假人胸部总成中肋骨的数量；
[0020]
根据所述刚度系数，确定各组刚度系数的平均值和标准差；
[0021]
根据所述各组刚度系数的平均值和标准差，确定各组肋骨刚度系数通道；
[0022]
根据所述不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，确定各组肋骨在每一时刻下位移的平均值和标准差，以及每一时刻下冲击力的平均值和标准差；
[0023]
根据所述各组肋骨在每一时刻下位移的平均值和标准差，以及每一时刻下冲击力的平均值和标准差，确定各组肋骨位移通道和冲击力通道。
[0024]
进一步地，在将假人肋骨安装在肋骨标定台上之前，还包括将假人肋骨放置在温度20.6-22.2℃的环境中至少1小时的步骤。
[0025]
进一步地，所述肋骨标定台包括底座，所述底座上设有落锤安装架、加速度计、位移传感器、信号稳定组件和肋骨固定组件；所述落锤安装架用于安装落锤，所述加速度计用于采集落锤释放后的加速度，所述位移传感器用于采集肋骨的位移，所述信号稳定组件设置于所述肋骨固定组件上方。
[0026]
进一步地，所述信号稳定组件的材质为海绵；
[0027]
优选地，海绵的长度90-110mm，宽度25-35mm，高度10-20mm，海绵的密度为40g/cm
3-50g/cm3；
[0028]
优选地，海绵的长宽高分别为100mm、30mm、15mm；
[0029]
优选地，海绵的密度为45g/cm3。
[0030]
进一步地，所述落锤的质量为7.5-8.0kg，所述落锤的直径为145-155mm，所述落锤距离肋骨上端接触面的距离为240-260mm；
[0031]
优选地，所述落锤的质量为7.78kg；
[0032]
优选地，所述落锤的直径为150mm；
[0033]
优选地，所述落锤距离肋骨上端接触面的距离为250mm。
[0034]
第二方面，本发明提供了一种碰撞假人胸部总成，所述总成主要由满足性能通道
要求的肋骨组合而成；
[0035]
所述性能通道采用上述碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法得到。
[0036]
第三方面，本发明提供了一种上述碰撞假人胸部总成在汽车测试领域中的应用。
[0037]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0038]
本发明提供的碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法能够采集得到至少20个假人胸部总成中各个肋骨的刚度系数，再结合不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，就可以得到假人胸部总成中各根肋骨的性能通道。该方法确定的性能通道综合了刚度系数、位移和加速度三个方面，从而能为假人单根肋骨的选择提供科学可靠的目标，由此提高假人胸部总成响应的一致性，进而提高碰撞测试结果的准确性。
[0039]
进一步地，本发明定义的刚度系数的计算方式简单，获取数据方便，能够比较真实的反映出肋骨在撞击下加载与卸载过程的力学对比参数差异，方便后续计算单根肋骨的性能通道。
附图说明
[0040]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]
图1是实施例1提供的碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法的流程示意图；
[0042]
图2是实施例1中单根肋骨性能测试过程中位移和冲击力的关系曲线图；
[0043]
图3是实施例1中单根肋骨位移性能通道的示意图；
[0044]
图4是实施例1中单根肋骨冲击力性能通道的示意图；
[0045]
图5是实施例1中采用的肋骨标定台的结构示意图；
[0046]
图标：1-底座；2-落锤安装架；3-加速度计；4-位移传感器；5-信号稳定组件；6-肋骨固定组件；7-落锤；8-肋骨。
具体实施方式
[0047]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
[0048]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0049]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可
以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0050]
实施例1
[0051]
参见图1，本实施例提供了一种碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法，包括以下步骤：
[0052]
s110、将假人肋骨安装在肋骨标定台上，释放落锤，记录落锤与肋骨接触过程中不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度。
[0053]
其中，肋骨标定台是指能够对肋骨的碰撞响应进行记录的工装。落锤是指设置于肋骨标定台上的用于对肋骨产生碰撞的工件。
[0054]
落锤在被释放后，会撞击到肋骨，本步骤主要是记录下落锤与肋骨接触过程中(包括加载过程和卸载过程，加载过程是指落锤与肋骨接触后到落锤下落到最低点的过程，卸载过程是指落锤从最低点反弹至离开肋骨的过程)肋骨的位移和落锤的加速度。
[0055]
优选地，所述假人胸部总成为在胸部标定试验中位移满足68.2
±
1.93mm要求的胸部总成。也就是说，在进行性能通道的确定时，假人胸部总成的性能是要符合一定要求的，对于位移不在以上范围内的假人胸部总成，说明其性能较差，不适合用于进一步试验，应当舍弃。
[0056]
优选地，在将假人肋骨安装在肋骨标定台上之前，还包括将假人肋骨放置在温度20.6-22.2℃的环境中至少1小时的步骤。一般测试环境温度为20.6-22.2℃，将肋骨放置在该温度下至少1小时能使肋骨温度达标，使之与实际碰撞试验的温度更加吻合。
[0057]
s120、根据所述位移、所述加速度和落锤的质量，绘制肋骨位移与落锤冲击力之间的关系曲线。
[0058]
由加速度和落锤质量，可以计算出落锤的冲击力(计算公式为f＝ma，其中f为所述冲击力，m为落锤质量，a为加速度)。通过计算各个时刻的落锤的冲击力，再结合不同时刻的位移，就可以绘制出肋骨位移与落锤冲击力之间的关系曲线。
[0059]
s130、根据所述关系曲线，计算刚度系数。
[0060]
其中，刚度系数是指假人肋骨弹性阻尼材料撞击过程中加载与卸载力对比参数。该系数与材料的弹性阻尼特性相关，阻尼越小，加载过程中的关系曲线和卸载过程中的关系曲线越接近，刚度系数也越小。
[0061]
优选地，所述刚度系数采用以下公式计算：
[0062][0063][0064][0065]
h为刚度系数，为肋骨加载过程到最高峰值时所采集点的肋骨受力值，为肋骨卸载过程中所采集点的肋骨受力值，n1为加载过程中采集点的个数，n2为卸载过程中采
集点的个数，a为加载过程肋骨受力的平均值，b为卸载过程肋骨受力的平均值，参见图2。
[0066]
s140、重复以上步骤，采集至少20个假人胸部总成中各个肋骨的刚度系数，所述假人胸部总成由至少6根肋骨组成。
[0067]
其中，以上步骤是指步骤s110-s130，本实施例采用多个假人胸部总成中的多根肋骨进行试验，结果更准确。
[0068]
s150、根据所述刚度系数、所述不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，确定假人胸部总成中各根肋骨的性能通道。
[0069]
优选地，所述根据所述刚度系数、所述不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，确定假人胸部总成中各根肋骨的性能通道包括：
[0070]
将至少20个假人胸部总成中各个肋骨进行分组，位于假人胸部总成中同一位置的肋骨归为一组，组数等于假人胸部总成中肋骨的数量；
[0071]
根据所述刚度系数，确定各组刚度系数的平均值和标准差；
[0072]
根据所述各组刚度系数的平均值和标准差，确定各组肋骨刚度系数通道；
[0073]
根据所述不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，确定各组肋骨在每一时刻下位移的平均值和标准差，以及每一时刻下冲击力的平均值和标准差；
[0074]
根据所述各组肋骨在每一时刻下位移的平均值和标准差，以及每一时刻下冲击力的平均值和标准差，确定各组肋骨位移通道和冲击力通道。
[0075]
示例性地，设定所需的假人胸部总成有20个，在对假人胸部总成中的肋骨进行分组时，按照肋骨的安装位置进行分组，如胸部总成中共有6根肋骨，则将其按照安装位置第1、2、3、4、5、6根肋骨分成第i(i＝1、2、...、6)组，并将每组第j(j＝1、2、...、20)根肋骨进行刚度系数的计算。各组刚度系数均包含20个数值，计算20个数值的平均值和标准差，可设定各组肋骨刚度系数通道为平均值
±
3标准差。同时，对于每组假人肋骨来说，可以得到20条假人单根肋骨时间与位移曲线，以其平均值mean
±
标准差sd为上下边界可确定假人胸部总成上第i根肋骨的位移通道(如图3所示)，对于冲击力通道采用位移通道相同的方式确定(如图4所示)。
[0076]
进一步地，如图5所示，本实施例中所采用的肋骨标定台包括底座1，底座1上设有落锤安装架2、加速度计3、位移传感器4、信号稳定组件5和肋骨固定组件6；落锤安装架2用于安装落锤7，加速度计3用于采集落锤7释放后的加速度，位移传感器4用于采集肋骨8的位移，信号稳定组件5设置于肋骨固定组件6上方。该肋骨标定台可对单根肋骨进行性能测试，肋骨固定组件可将肋骨固定成其在假人胸部总成中的形状，信号稳定组件能避免落锤与肋骨直接撞击时产生的信号不稳定的问题，在落锤被释放后，加速度计可实时采集落锤的加速度，位移传感器可实时采集落锤与肋骨相接触过程中肋骨的位移，从而完成对单根肋骨的测试，而现有技术中没有能够对单根肋骨进行测试的装置。
[0077]
进一步地，信号稳定组件5的材质为海绵。
[0078]
优选地，海绵的长宽高分别为100mm、30mm、15mm。
[0079]
优选地，海绵的密度为45g/cm3。
[0080]
进一步地，落锤7的质量为7.78kg。
[0081]
优选地，所述落锤的直径为150mm。
[0082]
优选地，所述落锤距离肋骨上端接触面的距离为250mm。肋骨安装时，其上端面为
撞击面，对应于假人胸部总成的前面。
[0083]
应当理解的是，落锤的中心线应在肋骨中垂面内，这样可保证落锤垂直撞击肋骨的中心。加速度计安装于落锤的中心。
[0084]
上述碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法能够采集得到至少20个假人胸部总成中各个肋骨的刚度系数，再结合不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，就可以得到假人胸部总成中各根肋骨的性能通道。该方法确定的性能通道综合了刚度系数、位移和加速度三个方面，从而能为假人单根肋骨的选择提供科学可靠的目标，由此提高假人胸部总成响应的一致性，进而提高碰撞测试结果的准确性。
[0085]
实施例2
[0086]
本实施例提供了一种碰撞假人胸部总成，所述总成主要由满足性能通道要求的肋骨组合而成；
[0087]
所述性能通道采用实施例1所述的碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法得到。
[0088]
本实施例中的碰撞假人胸部总成主要由满足实施例1中性能通道要求的肋骨组合而成，因此胸部总成的性能稳定可靠。
[0089]
应当理解的是，当肋骨满足刚度系数通道、位移通道和冲击力通道的要求时，才算是合格的肋骨。
[0090]
实施例3
[0091]
本实施例提供了一种实施例2所述的碰撞假人胸部总成在汽车测试领域中的应用。将实施例2中的碰撞假人胸部总成应用在汽车测试领域中，测试误差小，测试结果准确可靠。
[0092]
应当理解的是，本实施例的重点在于将上述碰撞假人胸部总成应用于汽车测试领域当中，其具体应用方式采用本领域可实现的任意一种或多种方式即可，本实施例不做特别限制，但都应包含在本实施例的范围内。
[0093]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案。
技术特征：1.一种碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法，其特征在于，包括：将假人肋骨安装在肋骨标定台上，释放落锤，记录落锤与肋骨接触过程中不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度；根据所述位移、所述加速度和落锤的质量，绘制肋骨位移与落锤冲击力之间的关系曲线；根据所述关系曲线，计算刚度系数；重复以上步骤，采集至少20个假人胸部总成中各个肋骨的刚度系数，所述假人胸部总成由至少6根肋骨组成；根据所述刚度系数、所述不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，确定假人胸部总成中各根肋骨的性能通道。2.根据权利要求1所述的碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法，其特征在于，所述刚度系数采用以下公式计算：度系数采用以下公式计算：度系数采用以下公式计算：h为刚度系数，为肋骨加载过程到最高峰值时所采集点的肋骨受力值，为肋骨卸载过程中所采集点的肋骨受力值，n1为加载过程中采集点的个数，n2为卸载过程中采集点的个数，a为加载过程肋骨受力的平均值，b为卸载过程肋骨受力的平均值。3.根据权利要求1所述的碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法，其特征在于，所述假人胸部总成为在胸部标定试验中位移满足68.2
±
1.93mm要求的胸部总成。4.根据权利要求1所述的碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法，其特征在于，所述根据所述刚度系数、所述不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，确定假人胸部总成中各根肋骨的性能通道包括：将至少20个假人胸部总成中各个肋骨进行分组，位于假人胸部总成中同一位置的肋骨归为一组，组数等于假人胸部总成中肋骨的数量；根据所述刚度系数，确定各组刚度系数的平均值和标准差；根据所述各组刚度系数的平均值和标准差，确定各组肋骨刚度系数通道；根据所述不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，确定各组肋骨在每一时刻下位移的平均值和标准差，以及每一时刻下冲击力的平均值和标准差；根据所述各组肋骨在每一时刻下位移的平均值和标准差，以及每一时刻下冲击力的平均值和标准差，确定各组肋骨位移通道和冲击力通道。5.根据权利要求1所述的碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法，其特征在于，在将假人肋骨安装在肋骨标定台上之前，还包括将假人肋骨放置在温度20.6-22.2℃的环境中至
少1小时的步骤。6.根据权利要求1-5任一项所述的碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法，其特征在于，所述肋骨标定台包括底座，所述底座上设有落锤安装架、加速度计、位移传感器、信号稳定组件和肋骨固定组件；所述落锤安装架用于安装落锤，所述加速度计用于采集落锤释放后的加速度，所述位移传感器用于采集肋骨的位移，所述信号稳定组件设置于所述肋骨固定组件上方。7.根据权利要求6所述的碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法，其特征在于，所述信号稳定组件的材质为海绵；优选地，海绵的长度90-110mm，宽度25-35mm，高度10-20mm，海绵的密度为40g/cm
3-50g/cm3；优选地，海绵的长宽高分别为100mm、30mm、15mm；优选地，海绵的密度为45g/cm3。8.根据权利要求6所述的碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法，其特征在于，所述落锤的质量为7.5-8.0kg，所述落锤的直径为145-155mm，所述落锤距离肋骨上端接触面的距离为240-260mm；优选地，所述落锤的质量为7.78kg；优选地，所述落锤的直径为150mm；优选地，所述落锤距离肋骨上端接触面的距离为250mm。9.一种碰撞假人胸部总成，其特征在于，所述总成主要由满足性能通道要求的肋骨组合而成；所述性能通道采用权利要求1-8任一项所述的碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法得到。10.权利要求9所述的碰撞假人胸部总成在汽车测试领域中的应用。
技术总结本发明涉及一种碰撞假人单根肋骨性能通道的确定方法。该方法包括：将假人肋骨安装在肋骨标定台上，释放落锤，记录落锤与肋骨接触过程中不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度；根据位移、加速度和落锤的质量，绘制肋骨位移与落锤冲击力之间的关系曲线；根据关系曲线，计算刚度系数；重复以上步骤，采集至少20个假人胸部总成中各个肋骨的刚度系数，假人胸部总成由至少6根肋骨组成；根据刚度系数、不同时刻的肋骨的位移和落锤的加速度，确定假人胸部总成中各根肋骨的性能通道。该方法能科学地得到假人单根肋骨的性能通道，以便为假人胸部总成中肋骨的选择提供准确的数据指导，从而提高假人胸部总成响应的一致性，进而提高碰撞测试结果的准确性。果的准确性。果的准确性。
技术研发人员：刘志新 段丙旭 朱海涛 刘伟东 马伟杰
受保护的技术使用者：中国汽车技术研究中心有限公司
技术研发日：2022.03.29
技术公布日：2022/7/5
