專利名稱：：一種汽車b柱沖擊選材方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及檢測汽車側(cè)面碰撞安全性能
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是指一種汽車B柱沖擊選材方法及裝置。
背景技術(shù)：
：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對家用轎車的需求量逐漸增大，隨之產(chǎn)生的交通事故也逐漸增多，因此汽車安全性設(shè)計成了汽車設(shè)計中不容忽視而需首要考慮的問題之一。在道路交通事故中，側(cè)面碰撞約占25%，側(cè)面碰撞中乘員嚴重死亡和傷害與駕駛室(乘員艙)的側(cè)面侵入量有很大關(guān)系，國家也相應的頒布了側(cè)面碰撞法規(guī)來加強對乘員的保護，而在側(cè)面碰撞交通事故中車輛碰撞發(fā)生的部位多集中在車身B柱和車門處，因此，選擇何種材料設(shè)計汽車B柱使得在側(cè)面碰撞過程中駕駛室的側(cè)面侵入量盡可能小也是目前各個汽車公司需要迫切解決的問題之一。B柱又稱中柱，位于前門和后門之間，是車身承載框架的重要組成部分，它主要承受兩方面的壓力，一是支撐車頂蓋，二是承受前后門的壓力。所以為了更好的達到力傳遞，B柱都會外凸，在車輛發(fā)生側(cè)碰時，B柱對保證駕駛室的完整性起到很大的作用。選擇哪種材料的B柱能夠在剛度得到提高的同時又降低其重量，更有利于在碰撞發(fā)生過程中的能量的吸收，從而達到使乘員在側(cè)面碰撞過程中傷害最小的目的是目前亟待解決的一個重要問題。針對不同級別和用途的車輛B柱的設(shè)計和用材往往不一致，傳統(tǒng)的B柱用材的選擇多是根據(jù)工程師和設(shè)計者的經(jīng)驗，沒有一個具體的測試裝置來對B柱的剛度和側(cè)面碰撞事故中B柱的變形量和能量的吸收進行測試，導致不能較好的預測該設(shè)計車輛在側(cè)面碰撞事故中駕駛室的完整性?，F(xiàn)有的類似裝置主要是垂直下落式落錘裝置，但是該裝置常常用于土木工程中的混泥土的耐撞性能測試，用于機械行業(yè)中時該裝置也多用于高速沖擊中對汽車典型截面梁的碰撞吸能性能評價，另外該裝置的占地面積相當大，需要一個接近1520m高的架子，該裝置的工作臺面接近3X3m，為了要評價這個結(jié)構(gòu)的動態(tài)變形吸能過程，一般還需要一套高速攝像儀，因此該裝置的造價相當高，整套裝置需要IOO萬左右，此外該裝置在針對變形量的大小測試時候常常是在被測試部件上貼上星形標識點，通過高速攝像儀得到整個變形過程的變形相片，在通過專業(yè)的圖片軌跡處理軟件來得出標識點的動態(tài)位移曲線，這樣將給工程人員造成使用上面的困難，并且得到的位移曲線的精度也不高。
發(fā)明內(nèi)容針對以上技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提出一種汽車B柱沖擊選材方法及其裝置，能夠針對選用不同材料的B柱的剛度和耐撞性進行測試，選出試驗結(jié)果最好的相應材料的B柱應用于開發(fā)的同類型車輛中，同時也能較好的預測側(cè)面碰撞過程中的車輛安全性。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種汽車B柱沖擊選材方法，將懸吊在吊索下端的沖擊擺錘以該吊索為半徑的運行軌跡牽引到某一高度后，沿所述運行軌跡自由下落到最低位置，撞擊待測汽車B柱，根據(jù)所測得參數(shù)判斷所選材料是否適當；在沖擊擺錘下落撞擊汽車B柱過程中，通過加速度傳感器采集撞擊全過程中沖擊擺錘的加速度"變化曲線，激光位移傳感器采集汽車B柱碰撞點在整個撞擊過程中的動態(tài)位移"，通過光電傳感器測出沖擊擺錘下端的矩形齒條柵格通過時間"已知矩形齒條柵格的寬度z，進而算出沖擊擺錘在某一高度落下到最低點的速度"7，以及汽車B柱在撞擊過程中吸收的能量￡=1,2，最后根據(jù)上述參數(shù)選擇在沖擊過程中加速度峰值最小和最大變2形量最小時的該種材料做為最優(yōu)B柱材料。本發(fā)明的--種用于汽車B柱沖擊選材方法的裝置，其包括，沖擊支架，其為一框架結(jié)構(gòu)，包括第一、二門形架及連接該二個門形架的連桿；第一門形架下部固定供B柱固定的安裝板；沖擊擺錘，通過吊索懸吊于第一門形架及連桿之間，其運行軌跡的最低位置對應第一門形架下部的安裝板；該沖擊擺錘上還設(shè)矩形齒條柵格；牽引電機，安裝于第二門形架；自動脫鉤裝置，其一端通過吊索連接牽引電機，另一端通過吊索連接沖擊擺錘；二個光電速度傳感器，分別設(shè)置于沖擊擺錘的自由位置橫向兩側(cè)位置；加速度傳感器，設(shè)置于沖擊擺錘末端；激光位移傳感器，安裝在第一門形架外，安裝板后側(cè)位置。所述的沖擊支架還包括斜支撐桿，6根立柱，2根縱梁，4根縱加強桿，2根橫梁，4根橫加強桿。'所述的自動脫鉤裝置包括，本體，其為一箱體結(jié)構(gòu)；箱體一端設(shè)有供牽引索穿過的通孔；其內(nèi)還設(shè)一限位擋板，位于該通孔一側(cè)的內(nèi)壁；其一側(cè)壁上開有導槽；電磁鐵，設(shè)置于箱體另一端；伸縮桿，通過一支架固定于本體箱體內(nèi)、電磁鐵一側(cè)，其一端部與電磁鐵對應配合；牽引鉤，十字形結(jié)構(gòu)，其一端為管體結(jié)構(gòu)，另一端為勾型結(jié)構(gòu)，并由限位擋板限位；中部導桿的一端插設(shè)于本體箱體側(cè)壁，另一端插設(shè)于本體箱體另一側(cè)壁的導槽內(nèi)；箱體連接穿過本體箱體通孔的牽引索；伸縮桿的一端插設(shè)于牽引鉤管體的端口。所述的安裝板設(shè)有供固定待測B柱的螺栓的安裝孔，該安裝孔為U型或橢圓形，以便于B柱撞擊位置的上下調(diào)節(jié)。所述的吊索、牽引索為鋼絲。工作時，首先把待測B柱安裝在裝板上，選定某一質(zhì)量的沖擊擺錘掛接在吊索線上，同時把加速度傳感器用永久電磁鐵吸附在沖擊擺錘的末端，再把光電速度傳感器固定在沖擊擺錘自由位置的橫向兩側(cè)，相應地把激光位移傳感器調(diào)節(jié)使其對準B柱的被沖擊位置，最后由牽引電機牽引電磁鐵自動脫鉤裝置的一端，電磁體自動脫鉤裝置的另外一端連接在沖擊擺錘的左端，啟動牽引電機把沖擊擺錘牽引到一定高度，此時令電磁鐵通電使沖擊擺錘脫鉤，沖擊擺錘在四條吊索的限位下從高處擺下撞擊安裝位置處的B柱，撞擊過后通過加速度傳感器則能夠采集到撞擊整個過程中的加速度"變化曲線，激光位移傳感器則得到了在整個撞擊過程中的動態(tài)位移"曲線，當沖擊擺錘通過放置在其自由位置兩側(cè)的光電速度傳感器，可測出沖擊擺錘下端的矩形齒條柵格通過的時間r，每個柵格的寬度為/，故通過的速度為^(，得到速度v后通過即可以得出汽車B柱在撞擊過程中吸收的能量為￡=1，2，再選出一組參數(shù)值能使得汽車B柱在沖擊過程中的加2速度峰值較小和最大變形量最小的材料，這樣就能保證加工出來的汽車B柱具有較好的側(cè)面碰撞安全性能且能把該汽車B柱用于同類車型中。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，并能夠較好的模擬側(cè)面碰撞中汽車B柱的加載和約束情況，相比同類型的落錘裝置，具有較高的性價比，且操作簡單，易于實現(xiàn)。圖1是本發(fā)明一實施例裝置的立體示意圖2是本發(fā)明自動脫鉤裝置的局部放大示意圖；圖3是本發(fā)明沖擊擺錘的局部放大示意圖。具體實施例方式參見圖l，本發(fā)明的用于所述的汽車B柱沖擊選材方法的裝置，其包括，沖擊支架l、沖擊擺錘2、牽引電機5、自動脫鉤裝置6、光電速度傳感器8、8'、加速度傳感器9、激光位移傳感器IO。其中，沖擊支架l，其為一框架結(jié)構(gòu)，包括第一門形架ll、第二門形架12及連接該二個門形架的連桿13、13'以及斜支撐桿15;第一門形架11下部固定供B柱固定的安裝板14。沖擊擺錘2，通過吊索3懸吊于第一門形架11及連桿13、13'之間，其運行軌跡的最低位置對應第一門形架11下部的安裝板14;該沖擊擺錘2上還設(shè)矩形齒條柵格4;牽引電機5，安裝于第二門形架12;自動脫鉤裝置6，其一端通過牽引索7連接牽引電機5，另一端通過牽引索7'連接沖擊擺錘2;二個光電速度傳感器8、8'，分別設(shè)置于沖擊擺錘2的自由位置橫向兩側(cè)位置；加速度傳感器9，設(shè)置于沖擊擺錘2末端；激光位移傳感器10，安裝在第一門形架ll外，安裝板14后側(cè)位置。所述的自動脫鉤裝置6包括，本體61，其為一箱體結(jié)構(gòu)；箱體一端設(shè)有供牽引索7'穿過的通孔611;其內(nèi)還設(shè)一限位擋板612，位于該通孔611—側(cè)的內(nèi)壁；其一側(cè)壁上開有導槽613;電磁鐵62，設(shè)置于箱體另一端；伸縮桿63，通過一支架64固定于本體61箱體內(nèi)、電磁鐵62—側(cè)，其一端部與電磁鐵62對應配合，電磁鐵62得電或失電可以吸附或釋放該伸縮桿63;牽引鉤65，十字形結(jié)構(gòu)，其一端為管體結(jié)構(gòu)，另一端為勾型結(jié)構(gòu)，并由限位擋板612限位；中部導桿651的一端插設(shè)于本體箱體側(cè)壁，另一端插設(shè)于本體箱體另一側(cè)壁的導槽613內(nèi)；牽引鉤65—端勾型結(jié)構(gòu)連接穿過本體箱體通孔611的牽引索7'，伸縮桿63的一端插設(shè)于牽引鉤65管體的端口，受電磁鐵62控制運動，可以插設(shè)或脫離牽引鉤65管體。工作時，首先把待測B柱16安裝在安裝板14上，選定某一質(zhì)量的沖擊擺錘2掛接在吊索3上，同時把加速度傳感器9用永久電磁鐵吸附在沖擊擺錘2的末端，再把光電速度傳感器8、8'固定在沖擊擺錘2自由位置的橫向兩側(cè)，相應地把激光位移傳感器IO調(diào)節(jié)使其對準B柱16的被沖擊位置，最后由牽引電機5牽引自動脫鉤裝置6的一端，自動脫鉤裝置6的另外一端連接在沖擊擺錘2的左端，啟動牽引電機5把沖擊擺錘2牽引到一定高度，此時令電磁鐵62通電使沖擊擺錘2脫鉤，沖擊擺錘2在四條吊索3的限位下從高處擺下撞擊安裝位置處的B柱16，撞擊過后通過加速度傳感器9則能夠采集到撞擊整個過程中的加速度a變化曲線，激光位移傳感器IO則得到了在整個撞擊過程中的動態(tài)位移"曲線，當沖擊擺錘2通過放置在其自由位置兩側(cè)的光電速度傳感器8、8'，可測出沖擊擺錘2下端的矩形齒條柵格4通過的時間"每個柵格的寬度為/,故通過的速度為v=;，得到速度v后通過即可以得出汽車B柱16在撞擊過程中吸收的能量為￡=^,2，再選出一組參數(shù)值能使得汽車B柱16在沖擊過程中的加速度峰值較小和最大變形量最小的材料，這樣就能保證加工出來的汽車B柱具有較好的側(cè)面碰撞安全性能且能把該汽車B柱用于同類車型中。參見圖2，本發(fā)明自動脫鉤裝置6的工作過程牽引索7'—端套在沖擊擺錘2的兩個吊環(huán)上面，另一端鉤在自動脫鉤裝置6的牽引鉤65上面，由于牽引鉤65和限位擋板612之間的間歇很小，這樣就保證了牽引索7'不會滑落。牽引鉤65末端是中空的，伸縮桿63伸入牽引鉤65末端中空部分，此時電磁鐵62未通電，當沖擊擺錘2在牽引電機5的作用下上升到一定高度時候，電磁鐵62通電，伸縮桿63就在電磁鐵62的引力作用F向后運動退出牽引鉤65的末端中空部分，這時候由于牽引鉤65前端受到?jīng)_擊擺錘2牽引力而末端未受力，牽引鉤65就會自動向上翹起與初始水平位置成90度(由于有限位擋板612的約束只能成90度)，此時牽引索7'就會從牽引鉤65上滑落，沖擊擺錘2也就自由下落，撞擊待測汽車B柱。由于是通電時候脫鉤(不處于工作狀態(tài))，斷電時候裝置處于工作狀態(tài)(受力狀態(tài))，使得本發(fā)明的裝置避免了使用常規(guī)方法中電磁鐵通電時候處于工作狀態(tài)所需要的斷電保護裝置，且簡單、安全、實用。待測B柱16安裝在B柱安裝板14上，通過待測B柱16安裝板14的安裝孔上下調(diào)節(jié)汽車B柱撞擊位置，選用質(zhì)量為80kg的沖擊擺錘2沖擊汽車B柱，沖擊擺錘2在某一高度落下到最低點的速度，沖擊擺錘2下端的矩形齒條柵格4通過光電速度傳感器8、8'的時間測出，例如每個柵格的寬度為Z為10mm，通過的時間為'為lms，故速度為V—=10m/s，得到速度v后通過即可以得出汽車B柱16在撞擊過程中吸收的能量為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>2二4000J，在通過加速度傳感器9和激光位移傳感器10分別得到加速度"和位移"的曲線，如我們得到的加速度曲線的峰值最大是18m/s以及汽車B柱的最大變形量(侵入量)為160mm，在通過汽車B柱變形的動態(tài)位移曲線微分即可得到汽車B柱侵入速度的曲線，得到其峰值是6m/s，再把各個值和側(cè)面碰撞法規(guī)和常用結(jié)構(gòu)安全標準相比較，就可以基本了解該B柱在側(cè)面碰撞中的安全性能，常用轎車側(cè)面碰撞中碰撞小車的加速度峰值一般不超過20m/s，另外，汽車B柱的最大變形量和侵入速度分別不能超過200mm和8m/s，通過各個具體值的比較我們就能大致判斷汽車B柱的耐撞性能。汽車B柱的具體選材是通過正交實驗設(shè)計方法來實現(xiàn)的一般汽車B柱常有4個大的部件組成，廠家提供5種可供選擇的材料，該5種材料作為因素，4個部件作為水平(每個因素的取值)來進行正交實驗設(shè)計。如果不用正交實驗設(shè)計，排列組合需要45次實驗，但是用正交實驗設(shè)計則只需要做16次實驗即可，具體參見表l的正交表表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>參照上述表格具體描述如下，表中第二行數(shù)字整數(shù)15代表5不同的材料編號，每組實驗對應的整數(shù)14代表組成汽車B柱的4個部件。把其相應的組合在一起就可以做成不同材料參數(shù)的汽車B柱，在通過對不同的汽車B柱進行沖擊實驗，在把得到的具體數(shù)值和前面給出的幾個具體數(shù)值比較，看看哪組實驗得到各個峰值最低，一般不可能幾個指標都同時滿足峰值最低，一般側(cè)重點在汽車B柱的變形量上，這樣就能得到較好的一組或幾組材料參數(shù)匹配較好的B組使得它的側(cè)面碰撞安全性能最好，從而達到選材的目的。權(quán)利要求1.一種汽車B柱沖擊選材方法，將懸吊在吊索下端的沖擊擺錘以該吊索為半徑的運行軌跡牽引到某一高度后，沿所述運行軌跡自由下落到最低位置，撞擊待測汽車B柱，根據(jù)所測得參數(shù)判斷所選材料是否適當；其特征在于，在沖擊擺錘下落撞擊汽車B柱過程中，通過加速度傳感器采集撞擊全過程中沖擊擺錘的加速度a變化曲線，激光位移傳感器采集汽車B柱碰撞點在整個撞擊過程中的動態(tài)位移u，通過光電傳感器測出沖擊擺錘下端的矩形齒條柵格通過時間t，已知矩形齒條柵格的寬度l，進而算出沖擊擺錘在某一高度落下到最低點的速度<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>v</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>l</mi><mi>t</mi></mfrac><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0001"file="A2007100384170002C1.tif"wi="10"he="9"top="106"left="144"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>以及汽車B柱在撞擊過程中吸收的能量<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mi>E</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msup><mi>mv</mi><mn>2</mn></msup><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0002"file="A2007100384170002C2.tif"wi="19"he="9"top="120"left="92"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>最后根據(jù)上述參數(shù)選擇在沖擊過程中加速度峰值最小和最大變形量最小時的該種材料做為最優(yōu)B柱材料。2.—種用于權(quán)利要求1所述的汽車B柱沖擊選材方法的裝置，其特征是，其包括，沖擊支架，其為一框架結(jié)構(gòu)，包括第一、二門形架及連接該二個門形架的連桿；第一門形架下部固定供B柱固定的安裝板；沖擊擺錘，通過吊索懸吊于第一門形架及連桿之間，其運行軌跡的最低位置對應第一門形架下部的安裝板；該沖擊擺錘上還設(shè)矩形齒條柵格；牽引電機，安裝于第二門形架；自動脫鉤裝置，其一端通過牽引索連接牽引電機，另一端通過牽引索連接沖擊擺錘；二個光電速度傳感器，分別設(shè)置于沖擊擺錘的自由位置橫向兩側(cè)位置；加速度傳感器，設(shè)置于沖擊擺錘末端；激光位移傳感器，安裝在第一門形架外，安裝板后側(cè)位置。3.如權(quán)利要求2所述的用于汽車B柱沖擊選材方法的裝置，其特征在于，所述的沖擊支架還包括斜支撐桿。4.如權(quán)利要求2所述的用于汽車B柱沖擊選材方法的裝置，其特征在于，所述的自動脫鉤裝置包括，本體，其為一箱體結(jié)構(gòu)；箱體一端設(shè)有供牽引索穿過的通孔；其內(nèi)還設(shè)一限位擋板，位于該通孔一側(cè)的內(nèi)壁；其一側(cè)壁上開有導槽；電磁鐵，設(shè)置于箱體另一端；伸縮桿，通過一支架固定于本體箱體內(nèi)、電磁鐵一側(cè)，其一端部與電磁鐵對應配合；所述的牽引鉤，十字形結(jié)構(gòu)，其一端為管體結(jié)構(gòu)，另一端為勾型結(jié)構(gòu)，并由限位擋板限位；中部導桿的一端插設(shè)于本體箱體側(cè)壁，另一端插設(shè)于本體箱體另一側(cè)壁的導槽內(nèi)；該牽引鉤勾型結(jié)構(gòu)連接穿過本體箱體通孔的牽引索；伸縮桿的一端插設(shè)于牽引鉤管體的端口。5.如權(quán)利要求2所述的用于汽車B柱沖擊選材方法的裝置，其特征在于，所述的吊索、牽引索為鋼絲。6.如權(quán)利要求2所述的用于汽車B柱沖擊選材方法的裝置，其特征在于，所述的安裝板設(shè)有供固定待測B柱的螺栓的安裝孔，該安裝孔為U型或橢圓形。全文摘要本發(fā)明公開了一種汽車B柱沖擊選材方法，將懸吊在吊索下端的沖擊擺錘以該吊索為半徑的運行軌跡牽引到某一高度后，沿所述運行軌跡自由下落到最低位置，撞擊待測汽車B柱，在沖擊擺錘下落撞擊汽車B柱過程中，通過加速度傳感器采集撞擊全過程中沖擊擺錘的加速度a變化曲線，激光位移傳感器采集汽車B柱碰撞點在整個撞擊過程中的動態(tài)位移u，通過光電傳感器測出沖擊擺錘下端的矩形齒條柵格通過時間t，已知矩形齒條柵格的寬度l，進而算出沖擊擺錘在某一高度落下到最低點的速度v=l/t，以及汽車B柱在撞擊過程中吸收的能量E=1/2mv²，最后根據(jù)上述參數(shù)選擇在沖擊過程中加速度峰值最小和最大變形量最小時的該種材料做為最優(yōu)B柱材料。文檔編號G01N3/30GK101271050SQ20071003841公開日2008年9月24日申請日期2007年3月23日優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日發(fā)明者俞寧峰,晨汪申請人:寶山鋼鐵股份有限公司