一种汽车碰撞假人头部皮肤使用寿命的预测方法技术

本发明专利技术涉及一种汽车碰撞假人头部皮肤使用寿命的预测方法，涉及假人检测技术领域，该方法包括根据碰撞速度、碰撞次数和斜率构建寿命预测模型；在任意碰撞速度v

【技术实现步骤摘要】
一种汽车碰撞假人头部皮肤使用寿命的预测方法


[0001]本专利技术涉及假人检测
，尤其涉及一种汽车碰撞假人头部皮肤使用寿命的预测方法。

技术介绍

[0002]在交通事故中，据统计，人体头部损伤在各部位的损伤中占比最大，致死率也最高。在汽车安全碰撞领域，不能直接采用真人进行实验，因此汽车碰撞假人在评价汽车安全性能以及对乘员的保护作用非常重要。
[0003]汽车碰撞假人不仅要求在同一工况下要与人具有相同的力学响应，由于其制作成本较高，过程较为复杂等，要求其还要具有可重复使用的特点，由于假人皮肤是假人的第一道屏障，最容易遭到破坏，因此要求其具有较强的可恢复性和抗损坏性，此外，假人皮肤在经过多次测试后其力学响应出现一些变化，因此研究假人皮肤的使用寿命对假人整体测试的准确性具有重要影响，研究假人失去仿生性的临界值具有重要意义。
[0004]目前在国际上对假人皮肤使用寿命的研究尚存在问题，已有的测试方法仅能对某一具体工况下的假人进行测试，并通过实验将其撞坏从而得到其使用寿命，由于假人在进行实验时并不一定按照某一测试方案中的碰撞方案进行实验，也不能对假人的皮肤进行多次碰撞损坏来确定其使用寿命，因此对于研究假人皮肤使用寿命的预测方法具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种汽车碰撞假人头部皮肤使用寿命的预测方法，为了能够通过给定的碰撞试验预测汽车碰撞假人头部皮肤的使用寿命，对实验中的碰撞假人头部皮肤性能有一个大致的评估。
[0006]本专利技术提供的一种汽车碰撞假人头部皮肤使用寿命的预测方法包括：S1、对新的假人头部皮肤进行标定，符合标定结果后对所述新的假人头部皮肤交替进行多组碰撞试验和拉伸试验，测试皮肤的应力应变曲线；所述碰撞试验参数包括碰撞速度和碰撞次数，每组碰撞速度相同；S2、计算每个应力应变曲线的线性部分的斜率；S3、根据所述碰撞速度、碰撞次数和斜率构建寿命预测模型；S4、在任意碰撞速度v
’
和碰撞次数N
’
下，测试目标头部皮肤的应力应变曲线；S5、计算所述目标头部皮肤的应力应变曲线的线性部分的斜率k
’
；S6、将所述碰撞速度v
’
、碰撞次数N
’
和斜率k
’
代入寿命预测模型，得到剩余寿命Q
’
。
[0007]本专利技术提出的方法有以下技术效果：1）通过碰撞和拉伸交替试验，可以测得皮肤寿命的动态变化，且能够观测到皮肤使用过程的中间态，具备科学合理性，也使得在皮肤任意状态下都可以预测寿命。
[0008]2）通过碰撞次数、速度和应力应变曲线的斜率作为寿命的影响因素进行寿命预测，更加精准，具备足够的试验数据支撑。
[0009]3）通过碰撞试验后对头部皮肤的力学性能试验，预测头部皮肤的已使用寿命比率，从而计算剩余寿命，对头部皮肤碰撞使用具有一定的指导意义。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施方式，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。
[0011]图1是本专利技术实施例提供的一种汽车碰撞假人头部皮肤使用寿命的预测方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的两种速度下的斜率直线的示意图；图3是本专利技术实施例提供的多种速度下的斜率直线的示意图；图4是本专利技术实施例提供的应力应变曲线；图5是本专利技术实施例提供的斜率与比率的示意图；图6是本专利技术实施例提供的寿命等价性的示意图；图7是本专利技术实施例提供的折算碰撞次数的示意图。
具体实施方式
[0012]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术所保护的范围。
[0013]图1是本专利技术实施例提供的一种汽车碰撞假人头部皮肤使用寿命的预测方法的流程图，包括以下操作：S1、对新的假人头部皮肤进行标定，符合标定结果后对所述新的假人头部皮肤交替进行多组碰撞试验和拉伸试验，测试皮肤的应力应变曲线；所述碰撞试验参数包括碰撞速度和碰撞次数，每组碰撞速度相同；对新的头部皮肤进行标定，值得注意的这里的头部皮肤是最新制造出来的，还未进行试验，如果标定结果满足要求，则对其交替进行多组碰撞试验和拉伸试验。
[0014]由于假人会被用于不同速度的试验工况下，不同的速度会对假人头部皮肤造成不同程度的损伤，会影响假人头部皮肤的使用寿命，因此需要对假人头部皮肤在不同速度的实验条件下进行试验。在试验工况下假人的额头较容易受到损伤，因此在进行寿命预测的实验中，使用一根刚性杆对假人头部的额头区域的皮肤进行不同速度的碰撞，每次碰撞后静置再对皮肤进行拉伸。在一组试验中采用恒定的碰撞速度，不同组的碰撞速度不同。
[0015]在一优选实施方式中，碰撞试验为两组，分别采取不同的碰撞速度v1和v2。具体操作如下：选取通过标定的一个新的假人头部皮肤，对其进行速度v1下的碰撞试验，每次碰
撞后静置而后对其进行拉伸，取应力应变曲线线性阶段的斜率，以及对应的碰撞次数。同样的，对另外一个新的头部皮肤进行速度v2下的试验，记录同样的数据。可选的，2个碰撞速度包括：实车试验中的高速试验中的最大速度和低速实车实验中的最低速度。使用此方法可以使得在其它速度的实验中得到的数据在后续拟合的两条直线之间。在得到两条直线的过程中可以首先进行多组试验平均来提高试验的准确度。
[0016]S2、计算每个应力应变曲线的线性部分的斜率。
[0017]接着上述优选实施方式，S2包括：S21、对同一碰撞速度下的碰撞次数和斜率进行线性拟合，得到对应2个碰撞速度的2条直线；参见图2。
[0018]可选的，线性拟合采用加权最小二乘法。假设拟合直线aN+bk+c=0，令a2+b2=1，在进行线性拟合的过程中，由于数据点较为离散，会引起拟合直线的不准确，因此采用加权的方式对数据进行相应的处理，在这里为每个点都引入一个权重W，则其加权的剩余平方和为2，引入权重W后，为了明确的定义每个点的权重，使用多次迭代来拟合直线，并设置一个标准值，当其加权剩余平方和小于标准值的时候停止迭代，将两组试验结果绘制到同一个图中，如图2中的p1和p2所示。
[0019]S22、在2条直线所夹的空间中等角平分，得到对应不同碰撞速度的直线，从而得到任意碰撞速度与任意碰撞次数下的斜率。
[0020]对已经确定的两条直线p1和p2取其等角平分线得到直线p，对于图3中的同一个k值和N值，可以在图3中找到具体的一条直线，这条直线对应的碰撞速度v可以通过对p1和p2的1/n平分线进行处理得到，因此对于任意的速度v，仅仅通过两个速度v本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车碰撞假人头部皮肤使用寿命的预测方法，其特征在于，包括：S1、对新的假人头部皮肤进行标定，符合标定结果后对所述新的假人头部皮肤交替进行多组碰撞试验和拉伸试验，测试皮肤的应力应变曲线；所述碰撞试验参数包括碰撞速度和碰撞次数，每组碰撞速度相同；S2、计算每个应力应变曲线的线性部分的斜率；S3、根据所述碰撞速度、碰撞次数和斜率构建寿命预测模型；S4、在任意碰撞速度v
’
和碰撞次数N
’
下，测试目标头部皮肤的应力应变曲线；S5、计算所述目标头部皮肤的应力应变曲线的线性部分的斜率k
’
；S6、将所述碰撞速度v
’
、碰撞次数N
’
和斜率k
’
代入寿命预测模型，得到剩余寿命Q
’
。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述寿命预测模型如下：Q=M*（1
‑
P）其中，Q是剩余寿命，所述剩余寿命的单位为某碰撞速度下的剩余碰撞次数，M为总寿命，P为已使用寿命比率；L=a0+a1v+a2N+a3k，v为碰撞速度，N为按照碰撞速度v进行碰撞的次数，k为最近一次碰撞后应力应变曲线的线性部分的斜率；a0、a1、a2、a3是系数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S6包括：S61、如果对目标头部皮肤的碰撞速度v
’
不同，选取对所述目标头部皮肤第一次碰撞时的速度v0’
；S62、将与速度v0’
不同的碰撞速度按照寿命等价性折算为以速度v0’
碰撞的碰撞次数；S63、将速度v0’
，实际按照速度v0’...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟东，刘志新，陈琪，王凯，张寒晓，武永强，张诗敏，
申请(专利权)人：中汽研汽车检验中心天津有限公司，
类型：发明
国别省市：