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雷达|低速碰撞中的汽车雷达抗冲击性及性能保护研究( 二 )


雷达|低速碰撞中的汽车雷达抗冲击性及性能保护研究
本文插图

3.低速碰撞中对雷达保护性能评价标准的建立
现有低速碰撞性能评估方法及局限性目前 ， 汽车开发中一般采用避让式低速碰撞评估方法 ， 如图 3 所示 ， 雷达位于防撞梁上 / 下端的安全区域 ， 或者位于防撞梁正面 ， 但留出足够的避让空间 ， 且造型采用弧面特征 ， 避免摆锤头直接冲击雷达 。 然而 ， 本项目由于造型风格的限制 ， 无法采用这两种避让形式 ， 需创建新的评价标准来支持设计优化及性能判定 。
雷达|低速碰撞中的汽车雷达抗冲击性及性能保护研究
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电子功能件试验标准 GMW3172[5] 无对雷达的直接碰撞失效相关试验标准及试验 。 CAE 分析缺乏对雷达低速碰撞损坏的对标研究 ， CAE 分析与实际碰撞的一致性需验证 。
等效静态载荷理论及雷达抗冲击性评价标准韩国汉阳大学 GJ.Park 博士提出等效静态载荷理论（ELSM） ， 部件承受动态载荷时 ， 在某一时刻 ， 部件发生变形从而形成一个位移场 。
如果在一个静态载荷作用下部件能够产生相同的位移场 ， 则该静态载荷为这一动态载荷在某一时刻的等效静态载荷 。 黄武龙基于等效静态载荷方法实现了对大型复杂结构的轻量化设计。
冲击载荷与动荷系数推理如图 4 所示 ， 在突加载荷情况下 ， 构件所受的应力和应变为静载时的 2 倍 ， 即在动荷冲击下 ， 零件更容易损坏 。
雷达|低速碰撞中的汽车雷达抗冲击性及性能保护研究
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本文基于静压试验研究雷达受力破坏情况 ， 如图 5 所示 ， 雷达置于试验台 ， 缓慢加载挤压雷达 ， 使雷达受压至开裂 。 进行了三组试验 ， 平均受力峰值约 2.1KN ， 挤压变形量约 2mm 。 本文 CAE 分析采用冲击形式模拟实际低速碰撞 ， 冲击力为静压时的 1/2 ， 考虑一定安全系数（90%） ， 因此 ， CAE 分析采用冲击力为 0.94KN 做为雷达是否开裂的评价标准 。
雷达|低速碰撞中的汽车雷达抗冲击性及性能保护研究
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雷达壳体采用的材料为 GMW3029P-PA6-GF30H[6] ， 通过分析失效应变和 90% 屈服应力情况 ， 确定最大应变 <1.5% ， 最大应力 < 102Mpa 也做为雷达是否开裂的评价参考标准 。
4.低速碰撞对雷达性能保护的优化方案
从雷达布置及低速碰撞时摆锤冲击情况看 ， 摆锤直接冲击雷达 ， 挤压雷达和周边零件至能量被吸收 。 增强雷达周边零件结构 ， 避免雷达受冲击运动过程不接触防撞梁和吸能块等零件是优化的方向 。
吸能块常用材料为 EPP ， GMW16214 定义了系列密度的材料 。 本文分布选用 60kg/m3、90kg/m3、180kg/m3 。
3 种密度材料进行 CAE 分析 ， 研究对雷达低速碰撞防护的可行性 。 吸能块密度变化对雷达保护性能分析结果如图 6 所示 ， 增强吸能块可减小变形量 ， 提升吸能效率 。 同时也表明 ， 此项目的布置条件有机会实现低速碰撞中对雷达的保护性能 。
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考虑到采用 180kg/m3EPP 材料价格非常高 ， 且无量产经验 ， 需进行等效开发 。 采用 TPO GMW16826[8] 注塑吸能块 ， 实现对雷达周边结构局部增强 ， 经过多轮的结构优化 ， 如图 7 所示 ， 注塑吸能块可实现对雷达的低速碰撞保护 。 最大冲击力、最大应变和最大应力都满足评价标准 ， 从碰撞前后雷达位置看 ， 雷达在碰撞过程随摆锤运动 ， 没有接触周边的零件 。
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