保险杠蒙皮刚度的测量方法及基于该测量方法的测量设备
阅读说明：本技术 保险杠蒙皮刚度的测量方法及基于该测量方法的测量设备 (Method for measuring rigidity of bumper skin and measuring equipment based on method ) 是由 陆嘉庆 张静 姜进京 王琼 殷雪亚 孙晓波 李伟锋 朱云峰 徐小峰 李强 潘敏 于 2020-05-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种保险杠蒙皮刚度的测量方法及基于该测量方法的测量设备,该测量方法包括以下步骤:S1、给保险杠蒙皮施加大小已知的冲击能W；S2、计算保险杠蒙皮的吸收能E,所述吸收能E是保险杠蒙皮从所述冲击能W中吸收的能量；S3、测出在所述冲击能W作用下保险杠蒙皮所受的最大冲击力N-(max)；S4、利用公式E＝0.5×N-(max)×X计算保险杠蒙皮的变形量X。该测量方法便于实施,基于该测量方法的测量设备,不需要设置百分尺系统,因此规避了百分尺系统测点与变形中心有距离、测量时需要用夹具固定以及设备分体导致的不便携等一系列问题,该测量设备具有测量结果准确、使用方便、便携等优势。(The invention discloses a method for measuring the rigidity of a bumper skin and a measuring device based on the method, wherein the method comprises the following steps of S1, applying impact energy W with known size to the bumper skin; s2, calculating the absorption energy E of the bumper skin, wherein the absorption energy E is the energy absorbed by the bumper skin from the impact energy W; s3, measuring the maximum impact force N borne by the bumper skin under the action of the impact energy W max (ii) a S4, using equation E equal to 0.5 × N max X the amount of deformation X of the bumper skin was calculated. The measuring method is convenient to implement, and measuring equipment based on the measuring method does not need to be provided with a percentile scale system, so that a series of problems that a measuring point of the percentile scale system is away from a deformation center, the measuring equipment needs to be fixed by a clamp during measurement, the equipment is split and inconvenient to carry and the like are avoided.)
技术领域
本发明涉及保险杠蒙皮刚度测量技术领域，特别是涉及一种保险杠蒙皮刚度的测量方法及基于该测量方法的测量设备
背景技术
保险杠蒙皮刚度对行人安全以及用户感知质量影响较大，如图所示，目前的保险杠蒙皮刚度的测量设备包括压头04、测力计03、百分表01和支座02，百分表与支座固定连接，构成百分表系统，压头与测力计固定连接，构成压头系统，两个系统相互独立。
测量开始时，将百分表系统固定在保险杠夹具上，然后使百分表与保险杠蒙皮接触并固定，从百分表上读出读数1。然后人员手持压头系统按照要求，在保险杠蒙皮上施加指定压力，施加压力的位置需尽量靠近百分表与保险杠蒙皮的接触位置。达到指定压力后，从百分表上读出读数2，用读数1与读数2的差值来估计零件的变形量。
简言之，目前的保险杠蒙皮刚度的测量方法就是用压头系统向保险杠蒙皮施力，用百分表系统测量保险杠蒙皮受力前后的变形量，用变形量表征保险杠蒙皮的刚度。
这种测量设备和测量方法，存在以下问题：
1、百分表与保险杠蒙皮的接触位置和施加压力的位置无法重合，导致百分表测点与形变中心仍有距离，因而测量得到的变形量误差较大。
2、百分表系统必须与保险杠蒙皮相对固定，通常固定在保险杠蒙皮夹具上，导致实车上或者对标过程中无法采用该测量方法。
3、由于百分表系统和压头系统相互独立，所以不便携带。
有鉴于此，改进保险杠蒙皮刚度的测量设备和测量方法，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种保险杠蒙皮刚度的测量方法，包括以下步骤:
S1、给保险杠蒙皮施加大小已知的冲击能W；
S2、计算保险杠蒙皮的吸收能E，所述吸收能E是保险杠蒙皮从所述冲击能W中吸收的能量；
S3、测出在所述冲击能W作用下保险杠蒙皮所受的最大冲击力Nmax；
S4、利用公式E＝0.5×Nmax×X计算保险杠蒙皮的变形量X。
可选地，所述冲击能由弹性势能或者重力势能或者电磁能转化而成。
可选地，所述吸收能E等于所述冲击能W；或者，所述吸收能E等于所述冲击能W减去能量耗散值E’。
可选地，通过实际测量保险杠蒙皮的变形量X，并将变形量X的实测值与S4中得出的变形量X的计算值比较，根据比较结果修正所述能量耗散值E’。
该测量方法通过对保险杠蒙皮施加冲击，然后根据公式通过吸收能和最大冲击力计算出变形量，因而基于该测量方法的测量设备，不需要设置百分尺系统，因此规避了百分尺系统测点与变形中心有距离、测量时需要用夹具固定、以及设备分体导致的不便携等一系列问题。
本发明还提供一种基于上述测量方法的测量设备，所述测量设备包括用于抵压保险杠蒙皮的压头、用于测量所述最大冲击力Nmax的测力计，用于向保险杠蒙皮施加所述冲击能W的冲头，所述测力计设置在所述冲头和所述压头之间，所述冲头直接冲击所述测力计。
该测量设备不需要设置百分尺系统，因此规避了百分尺系统测点与变形中心有距离、测量时需要用夹具固定、以及设备分体导致的不便携等一系列问题。该测量设备具有测量结果准确、使用方便、便携等优势。
可选地，所述冲击能W由所述冲头的重力势能转化而成；
或者，所述测量设备还包括用于蓄存弹性势能或者电磁能的蓄能部件，所述蓄能部件与所述冲头相连，所述冲击能W由所述蓄能部件蓄存的能量转化而成。
可选地，所述蓄能部件为弹性体，所述弹性体的一端连接所述冲头，另一端连接所述测力计。
可选地，所述测量设备还包括标尺，所述标尺用于指示所述弹性体被所述冲头自初始位置拉长的距离，所述初始位置是所述冲头与所述测力计相冲击时所述弹性体所处的位置。
可选地，所述弹性体在所述初始位置时处于拉伸状态，并向所述冲头施加朝向所述测力计的拉力。
可选地，所述冲头和所述压头位于同一直线上。
附图说明
图1为以往的保险杠蒙皮刚度测量设备的示意图。
图1中的附图标记说明如下：
01百分表，02支座，03测力计，04压头，a保险杠蒙皮。
图2为本发明提供的保险杠蒙皮刚度测量设备在弹性体位于初始位置的示意图；
图3为图2中的测量设备的弹性体被冲头拉长一定距离的示意图；
图2至图3中的附图标记说明如下：
1压头，2测力计，3冲头，4弹性体，5标尺，a保险杠蒙皮。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
本发明提供的保险杠蒙皮的测量方法包括以下步骤：
S1、给保险杠蒙皮施加大小已知的冲击能W；
具体的，冲击能W是由大小可以计算出来的能量转化而成的，大小可以计算出来的能量具体可以是弹性势能，弹性势能可以用弹性体的弹性系数乘以弹性体的变形量的平方再乘以0.5得出。还可以是重力势能，重力势能可以用冲击部件的质量乘以重力加速度再乘以冲击部件与受冲击点之间的距离得出。还可以是电磁能，电磁能可以用电容器的电容量乘以电容器的电压的平方再乘以0.5得出。
S2、计算保险杠蒙皮的吸收能E，吸收能E是保险杠蒙皮从冲击能W中吸收的能量。
具体的，冲击过程中应尽量减小能量耗散，能量耗散比较小的话，吸收能E就基本等于冲击能W，当然，实际实施时，也可以用冲击能W减去能量耗散值E’得出吸收能E，即采用线性计算模型E＝W-E’得出吸收能，当然，计算模型也可以是非线性计算模型。
更具体的，能量耗散值E’可以根据经验设定，设定后，还可以根据需要进行修正。
修正过程为，用精密的测量设备实测出变形中心的变形量，得到变形量的实测值，并用后续步骤S4计算变形量，得到变形量的计算值，将变形量的实测值和计算值进行比较，以此修正能量耗散值E’，直至变形量的实测值和计算值基本一致。
S3、测出在冲击能W的作用下，保险杠蒙皮受到的最大冲击力Nmax。
具体的，最大冲击力可以用现有技术中常用的测力计测出，具体可以将受冲击点设置在测力计上，这样，施加冲击时，测力计就能够显示出最大冲击力。
S4、利用公式E＝0.5×Nmax×X计算保险杠蒙皮的变形量X。
由于冲击过程非常短暂，每次冲击后，保险杠蒙皮的变形量比较小，发明人发现在保险杠蒙皮变形量比较小时，其性能近似于弹性体，变形规律基本符合胡克定律。因此，可以用E＝0.5×Nmax×X计算变形量X。
该测量方法通过对保险杠蒙皮施加冲击，然后将吸收能和最大冲击力代入公式计算出变形量，因而基于该测量方法的测量设备，不需要再设置用于测量变形量的百分尺系统，因此规避了百分尺系统测量不准确、测量时需要用夹具固定以及设备分体导致的不便携等一系列问题。
图2-图3示出了一种基于该测量方法的测量设备，具体包括压头1、测力计2、冲头3、弹性体4和标尺5。压头1和冲头3分别固定在测力计2的两端。
弹性体4的一端连接测力计2，一端连接冲头3。图示方案中，设置了两组弹性体4，分别连在测力计2的两侧，受冲击点设置在测力计2的端部，两组弹性体4关于受冲击点对称，这样能够避让开受冲击点，还能够使冲头3垂直冲击受冲击点。
图示方案中，冲头3和压头1位于同一直线上，使用时，使该直线垂直于保险杠蒙皮的待测区域，这样能够提升测量结果的准确性。
测量时，压头1与保险杠蒙皮的待测区域接触，冲头3以大小已知的冲击能W直接冲击测力计2，冲击能W通过测力计2、压头1传递给保险杠蒙皮，期间，测力计2测出最大冲击力Nmax。
弹性体4是蓄能部件，能够蓄存弹性势能，当冲头3向远离测力计2的方向移动时，弹性体4被拉长，被拉长的过程中，逐渐蓄存弹性势能，当释放冲头3时，弹性势能转化为冲头3的冲击能W。
标尺5用于显示弹性体4被冲头3自初始位置拉长的距离，如图2所示，初始位置是冲头3与测力计2相冲击时弹性体4所处的位置。
弹性体4在初始位置时处于拉伸状态，并且向冲头3施加朝向测力计2的拉力。这样能够防止冲头3与测力计2相冲击时，冲头3被测力计2弹回，从而能够保证冲击过程中能量耗散比较小，能量耗散比较小时，吸收能E近似等于冲击能W，这样，可以免去设置能量耗散值和修正能量耗散值的过程，使测量过程更方便快捷。
需要说明的是，实际实施时，蓄能部件不局限于弹性体4，只要是能够蓄存大小可以计算出来的能量的部件即可，比如，还可以是蓄存电磁能的电容器，用电容器放电产生的电磁能转化出冲头3的冲击能W。另外，实际实施时，也可以不设置蓄能部件，而用冲头3的重力势能转化出冲头3的冲击能W。
以上对本发明所提供的保险杠蒙皮刚度的测量方法及基于该测量方法的测量设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
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