用于仪表台动态吸能试验的卡扣连接性能评测方法与流程

1.本发明涉及车载设备测试领域，尤其涉及一种用于仪表台动态吸能试验的卡扣连接性能评测方法。


背景技术：

2.仪表台是汽车内饰的重要组成部分，若在碰撞过程中，驾驶员的头接触到仪表台，仪表台可能会对头部造成一定程度的伤害。
3.仪表台动态吸能试验是评价仪表台吸能满足指标的强制性试验，在设计开发阶段，通过数值模拟手段可以缩短开发周期和降低成本。但是，仪表台各部件之间的连接大部分是通过卡扣实现的。因此，能否有效对卡扣连接稳定性进行考察成为仿真试验的关键。
4.目前针对仪表台动态吸能试验中卡扣的处理方法，多是使用beam弹簧单元和含有刚度曲线的材料构建实体样品来模拟仪表台的卡扣部件。由于卡扣具有不同的厚度和材质，导致对于材料刚度曲线的测量较为困难，且制作成本高、周期长，此外，现有模拟方式只能针对承受拉伸单一受力工况进行评测，而实际工况则是更为复杂的三向应力状态，因此，继续探寻一种改进的卡扣仿真方案，以便对卡扣连接可靠性进行真实、可靠、准确的评测。


技术实现要素：

5.鉴于上述，本发明旨在提供一种用于仪表台动态吸能试验的卡扣连接性能评测方法，以解决前述现有仿真试验的不足之处。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种用于仪表台动态吸能试验的卡扣连接性能评测方法，其中包括：
8.利用仿真平台将仪表台的卡扣机构分解为卡扣本体及支撑面，并根据预设尺寸的网格对分解后的各组件进行建模以模拟出各组件的接触关系；
9.对表征支撑面的第一组件赋予预设的刚体材料属性，对表征卡扣本体上的若干个第二组件赋予预设的真实材料属性；
10.设置卡扣机构模型的质量缩放参数以及接触边界条件；
11.对设置参数后的卡扣机构模型进行动态拉伸仿真，基于拉伸状态的变化确定卡扣连接性能。
12.在其中至少一种可能的实现方式中，对所述卡扣机构进行建模的方式包括：基于厚度差异，将卡扣本体上的不同位置处的各部件以及支撑面，采用不同尺寸的网格分成多个组件。
13.在其中至少一种可能的实现方式中，所述设置卡扣机构模型的质量缩放参数包括：若卡扣机构模型中存在多于预设数量的小尺寸网格，则调控时间步长，所述小尺寸网格是指单一网格的尺寸小于预设的网格阈值。
14.在其中至少一种可能的实现方式中，按真实厚度赋予网格划分出的各个组件的厚度参数。
15.在其中至少一种可能的实现方式中，所述真实材料包括如下任一种：pc材质、abs材质或玻璃纤维材质。
16.在其中至少一种可能的实现方式中，根据预先由拉伸动力学试验获取的在不同应变率下的应力应变曲线，获取所述真实材料属性。
17.在其中至少一种可能的实现方式中，所述接触边界条件的设置方式包括：
18.根据卡扣本体与支撑面的接触关系，设置卡扣本体上与接触相关的若干组件的静摩擦系数以及动摩擦系数。
19.在其中至少一种可能的实现方式中，所述基于拉伸状态的变化确定卡扣连接性能包括：
20.生成用于表征卡扣机构模型拉伸过程的时间历程动画；
21.利用所述时间历程动画，根据不同时刻卡扣本体与支撑面之间的相对位置变化，评测卡扣连接性能。
22.在其中至少一种可能的实现方式中，所述根据不同时刻卡扣本体与支撑面之间的相对位置变化，评测卡扣连接性能包括：
23.在卡扣拉伸历程中，获取接触力的变化范围以及卡扣本体的不同截面处的弯矩变化范围；
24.建立接触力与弯矩随时间变化的关系曲线
25.基于所述关系曲线对卡扣连接性能进行评估。
26.在其中至少一种可能的实现方式中，所述评测方法还包括：
27.在对卡扣机构分解之前，预先利用描述碰撞过程的三维数据，识别出头碰区域内的用于固定仪表台外部件的卡扣机构，作为待评测的卡扣机构。
28.本发明的主要设计构思在于，将待测卡扣机构分解为卡扣本体及支撑面，并根据预设尺寸的网格对分解后的各组件进行建模，尤其地，对表征支撑面的组件赋予刚体材料属性，并设置卡扣机构模型的质量缩放参数以及接触边界条件，最后对卡扣机构有限元模型进行动态拉伸仿真，基于拉伸状态的变化确定卡扣连接性能。本发明确保在开发阶段无模具和实物的情况下，使动态吸能仿真能够对卡扣性能进行准确分析评估，为卡扣材料、接触角度、卡扣各部分厚度、卡扣位置分布等环节的改进提供可靠数据的同时，能够缩短试验验证周期，节约成本。
附图说明
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
30.图1为本发明实施例提供的用于仪表台动态吸能试验的卡扣连接性能评测方法的流程图；
31.图2为本发明实施例提供的待测卡扣机构的示意图。
具体实施方式
32.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描
述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
33.本发明提出了一种用于仪表台动态吸能试验的卡扣连接性能评测方法的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括：
34.步骤s1、利用仿真平台将仪表台的卡扣机构分解为卡扣本体及支撑面，并根据预设尺寸的网格对分解后的各组件进行建模以模拟出各组件的接触关系；
35.在实际操作中，可先将图2示意的卡扣机构区分出卡扣本体1与支撑面2(图示支撑面2表征与卡扣本体1配合的仪表台某位置的表面)，然后基于厚度差异，将卡扣本体1上的不同位置部件与支撑面2采用网格分成不同的组件(可以理解为构建cae模型)，其中，对于卡扣本体1的各个组件优选以2mm网格尺寸划分，进一步地，可以按真实厚度赋予各组件厚度参数。
36.步骤s2、对表征支撑面的第一组件赋予预设的刚体材料属性，对表征卡扣本体上的若干个第二组件赋予预设的真实材料属性；
37.具体地，由于支撑面模拟的是具有较大厚度的实体(仪表台)，其在后续动态仿真过程中变形较小，因而可以不按真实材料设置，而是将其赋予刚体材料属性；而对于卡扣本体上具有不同厚度的各个组件，其在吸能试验中为目标考察对象，因而可以按照真实的卡扣材料进行属性赋值，此处所述真实材料可以但不限于是pc、abs、玻璃纤维等塑料材质。而真实材料属性则可以来源于预先经由拉伸动力学试验获取的在不同应变率下的应力应变曲线，例如密度、弹性模量、泊松比、lcss可以由不同应变率下的应力应变曲线转化后得到等效的塑性应力应变关系，以此作为前述真实材料属性。
38.步骤s3、设置卡扣机构模型的质量缩放参数以及接触边界条件；
39.在实际操作中，可以输入期望的实际计算时间步长，仿真平台可以据此自动增加对应单元的密度，从而使质量改变，实现质量缩放。例如，按前述网格建模后，若其中存在大量小于优选2mm的网格，导致质量增量不超过5％，此时可以通过调控时间步长以解决，如若依然无法解决，则可将过小的网格进行重新划分。
40.以及，利用仿真平台在前述卡扣本体与支撑面之间建立接触边界条件，可以理解地，建立接触边界条件的方式可以依据二者的配合关系，将卡扣本体上的各组件划分出主要接触组件以及次要接触组件，并设置相应的静摩擦系数(如0.2)以及动摩擦系数(如0.1)。
41.步骤s4、对设置参数后的卡扣机构模型进行动态拉伸仿真，基于拉伸状态的变化确定卡扣连接性能。
42.具体来说，利用仿真平台基于前述建模及有限元数据生成表征拉伸过程的时间历程动画(该时间里程的单位可以但不限于为毫秒)，通过在不同时刻卡扣本体与支撑面之间的相对位置的变化来评测卡扣连接性能的。例如，在卡扣拉伸模拟的整个过程中，接触力有预设的最小值达到最大值(如59n)，并得到此过程中卡扣本体不同截面处的弯矩变化范围(如180～400n*mm)，从而可以建立接触力与弯矩随时间变化的关系曲线，进而能够基于该关系曲线对卡扣连接性能进行评估。
43.这里结合真实测试场景进行补充说明：在执行前述步骤s1之前，还可以预先识别出三维数据(描述驾驶员的头部因车辆碰撞产生的惯性与仪表台相互接触)中头碰区域内涉及到的用于固定仪表台外部件的卡扣机构。
44.然后，按照前述步骤s1和s2的实施方式对这些卡扣机构进行网格划分并赋予相应的材料参数；当然，在一些实施例中，对其他塑胶件如仪表台面板、出风口等可按4mm网格尺寸划分，而涉及到的金属材料网格可按8mm网格尺寸划分。
45.接着，按照前述步骤s3设置控制时间步长并建立接触关系，最后，基于前述有限元模型经过仿真平台计算后形成d3plot动画，由此动画可确认待测的卡扣机构连接是否稳定、可靠。
46.综上所述，本发明的主要设计构思在于，将待测卡扣机构分解为卡扣本体及支撑面，并根据预设尺寸的网格对分解后的各组件进行建模，尤其地，对表征支撑面的组件赋予刚体材料属性，并设置卡扣机构模型的质量缩放参数以及接触边界条件，最后对卡扣机构有限元模型进行动态拉伸仿真，基于拉伸状态的变化确定卡扣连接性能。本发明确保在开发阶段无模具和实物的情况下，使动态吸能仿真能够对卡扣性能进行准确分析评估，为卡扣材料、接触角度、卡扣各部分厚度、卡扣位置分布等环节的改进提供可靠数据的同时，能够缩短试验验证周期，节约成本。
47.本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
48.以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。