汽車的耐撞性研究論文

數據庫需要安全可靠地而且儘可能全面地儲存汽車—測力牆碰撞試驗的有效原始試驗數據．數據處理需求方面，數據庫需要具備對有效實驗數據進行分類、截取、輸入、修改、刪除、查詢和可視化操作的功能．

概念結構設計階段需要通過對數據庫所要描述的現實世界進行抽象，得到數據庫的概念模型．E－R模型(實體－關係模型)法是關係型數據庫應用最廣泛的概念結構設計方法［1］．利用E－R模型法建立數據庫的概念模型，有兩個關鍵點:確定概念模型中的實體以及確定實體之間的聯繫．數據庫需要安全可靠地而且儘可能全面地存儲有效實驗數據．因此，數據庫概念模型中實體需要儘可能多地包含汽車—測力牆碰撞試驗所涉及到的客觀存在的所有事物．文獻［2］列出了現行的汽車—測力牆碰撞試驗所需記錄的全部信息．因此，本文根據文獻［2］並結合實際某次汽車—測力牆碰撞試驗所需記錄的試驗數據，抽象出汽車碰撞載荷數據庫概念模型的全部實體信息．概念模型中實體之間的聯繫由實體所代表的現實世界中的具體事物之間的聯繫抽象而得;由文獻［2］也可以得出一部分實體之間的聯繫．爲準確描述汽車碰撞載荷數據庫中各實體的關係，經過自頂向下的需求分析和自底向上的概念結構設計，得到了本數據庫的E－R模型，如圖2所示．

邏輯結構設計的主要任務就是把概念結構設計階段設計好的E－R模型轉換成與所選定的數據庫管理系統(DBMS)所支持的數據模型相符合的邏輯結構［1］．本文中汽車碰撞載荷數據庫邏輯結構設計階段的主要任務就是將E－R模型轉換成選定數據庫管理系統MicrosoftSQLServer2005所支持的關係模型．1．先轉換E－R模型中的各個實體:“一個實體轉化爲一個表(Table)，實體的屬性就是表中的列”，實體的碼就是表的主鍵［1］．2．再轉換E－R模型中各實體之間的聯繫，並更新第一步中生成的表:“一對一”二元聯繫與任意一端對應的表合併，選定一端已轉換好的表作爲基礎，將另一端表的主鍵併入作爲基礎表的外鍵;“一對多”二元聯繫與“多”對應一方的表合併，選定“多”對應一方的表作爲基礎，將另一端表的主鍵併入作爲基礎表的外鍵;“多對多”二元聯繫轉換成一個新的獨立的表，將兩端相連的表的主鍵併入作爲基礎表的外鍵，並將外鍵的集合作爲新生成表的主鍵．轉換成功的關係模型總共包括17個表，各個表之間通過主鍵和外鍵相互聯繫．同時，通過個表中主鍵的設計保證數據庫的實體完整性規則［1］，通過外鍵的設計保證參照完整性規則［1］．參照轉換成功的關係模型，本文在MicrosoftSQLServer2005開發環境中編寫Transact－SQL代碼建立起以“CRASHLOAD”爲命名的汽車碰撞載荷數據庫實例．汽車碰撞載荷數據庫的實施分爲兩個階段:數據庫中數據文件的創建和數據庫中邏輯對象的創建．先創建汽車碰撞載荷數據庫數據文件，再將數據庫的邏輯結構－關係模型－中的對象創建到數據庫數據文件的“容器”中．由於單次汽車—測力牆碰撞試驗數據量龐大，手工錄入試驗數據費時費力，而且準確性低．爲了解決這一問題，本文利用MicrosoftSQLServer2005自帶的SQLServerBusinessIntelligenceDevelop-mentStudio開發出一套程序包，並集成到Math-WorksMATLABR2010aGUI設計工具(GUIDE)創建的數據導入功能模塊的用戶界面中，專門用於試驗數據的大批量自動導入．

應用程序是用戶與汽車碰撞載荷數據庫交互的接口，用戶需要通過應用程序才能使用數據庫中的數據．本文采用MathWorksMATLABR2010a爲開發平臺，以MATLAB語言爲基礎通過ODBC連接訪問MicrosoftSQLServer2005數據庫，完成對汽車碰撞數據庫中數據的調用．並使用GUI設計工具開發出應用程序用戶界面，方便用戶使用．

碰撞載荷特徵主要通過汽車碰撞載荷數據庫系統應用程序的後處理模塊的相關功能提取．碰撞載荷特徵主要包括汽車—測力牆碰撞試驗時車輛施加在測力牆上的撞擊力大小、分佈及其作用高度．雖然碰撞載荷特徵是從測力牆所記錄的撞擊力提取得來，但由於測力牆所記錄的撞擊力與車輛所受到的撞擊力是一對作用力與反作用力，因此可以用所提取出的碰撞載荷特徵表徵車輛本身的特性，並可用於車輛的耐撞性和相容性研究中．

1撞擊力大小和分佈

撞擊力主要通過三種方式顯示:柱狀圖、曲線圖和等高線圖．本文利用數據庫系統的應用程序調用數據庫中試驗編號爲“07481”［3］的汽車—測力牆碰撞試驗的數據，分析此次試驗中的碰撞載荷特徵．圖3爲試驗車輛與測力牆之間位置關係的投影．撞擊力柱狀圖形象地表徵出各個測力單元所記錄的撞擊力的最大值，突出各個離散的測力單元所記錄的撞擊力大小的對比．如圖4所示，編號爲“B03”(第2行第3列)、“B06”(第2行第6列)和“B07”(第2行第7列)的測力單元所受到的撞擊力較大，主要原因是它們剛好對應車輛在碰撞中的主要承力部件－前縱梁區域．撞擊力的曲線圖表徵試驗中單個測力單元所記錄的撞擊力大小(圖5)或者所有測力單元記錄的撞擊力的總和(圖6)隨時間變化的關係．撞擊力等高線圖通過線性插值運算，將各個離散測力單元在試驗中所記錄的撞擊力在以整個測力牆撞擊面爲顯示區域中分段連續化，用以表徵測力牆撞擊面各個動態顯示區域所受到撞擊力的大小．結合圖6至圖11可知，試驗過程中1ms時刻車輛已經與測力牆接觸，圖7中顯示車輛前端保險槓中部(“B05”測力單元)開始受力;6ms時刻測力牆主要受力區域分爲兩個(“B03”，“B06”和“B07”測力單元)，表明車輛左右前縱梁前端的吸能盒開始受力;27ms時刻車輛左側前縱梁所受到的'撞擊力達到最大值(“B06”測力單元);48ms時刻等高線圖所顯示的受力區域向左上角和右上角擴展，表明車輛兩側的發動機艙上縱梁開始受力;75ms時刻整個測力牆區域受力明顯減小，表明車輛已經開始回彈．

2撞擊力高度

StephenSummers［4］使用撞擊力平均高度(AHOF)作爲評價車輛相容性的一個重要指標．撞擊力平均高度是撞擊力高度(HOF)在時間歷程0～t上的平均值．在任意時刻t，將測力牆所有測力單元記錄的各個撞擊力等效合成爲一個作用於測力牆撞擊面上的集中力，這個集中力的作用點距離地面的高度就是t時刻的撞擊力高度．在車輛與測力牆接觸的初期和末期，車輛作用在測力牆上的撞擊力較小，即式(3)中分母較小，計算出來的AHOF(t)的值不穩定．一般，爲了得到穩定的數值，在t∈［T1，T2］(0，T)的時間區間內計算AHOF(t)，其中T是車輛與測力牆分離的時刻．一般將t=T2時AHOF(t)的值稱爲撞擊力平均高度．試驗“07481”中，撞擊力高度隨時間的變化過程(HOF)和撞擊力平均高度隨時間的變化過程(AHOFconverge)以及最終的撞擊力平均高度的值(AHOF)如圖12所示．撞擊力高度呈現“先上升後下降”的趨勢．試驗中車輛前端保險槓的中部一般先接觸測力牆，因此在車輛與測力牆接觸的初期撞擊力高度一般與車輛保險槓的高度相近;隨着試驗的繼續進行，車輛上越來越多的位置高於保險槓的部件(散熱器、發動機、發動機艙蓋及發動機艙上縱梁等)參與到與測力牆的接觸中，撞擊力高度呈現“先上升”的趨勢;之後由於車輛的速度急劇下降造成車身的俯仰運動，帶來車輛前端不斷下沉，引起撞擊力在測力牆上的作用位置下移，撞擊力高度因此出現“後下降”的趨勢．

本文以國內某一次汽車—測力牆碰撞試驗的數據爲基礎，根據用戶需要利用基於E－R模型的設計方法，採用MicrosoftSQLServer2005作爲數據庫管理系統，建立了汽車碰撞載荷數據庫．在MathWorksMATLABR2010a平臺上，利用GUI設計工具及MATLAB編程語言開發出了利用ODBC連接訪問SQLServer2005數據庫的應用程序．利用應用程序調用數據庫中試驗編號爲“07481”的汽車—測力牆碰撞試驗的數據，提取並分析了該次試驗中的撞擊力大小、撞擊力分佈以及撞擊力高度等碰撞載荷特徵，爲汽車的耐撞性及相容性研究奠定了堅實的基礎．