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汽車(chē)正撞時(shí)后排座椅安全性的CAE分析與改進(jìn)設計
作者：
時(shí)間：2016-12-19
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/331485.htm2.3 帶假人正撞負載試驗CAE分析
該車(chē)后排座椅中間位置的安全帶固定點(diǎn)設置在后排座椅上，發(fā)生正面碰撞時(shí)如果該位置有乘員佩帶安全帶，座椅可能會(huì )因為額外承受乘員的動(dòng)載荷而出現更大的變形，導致乘員傷害。為提高座椅系統安全性能，企業(yè)標準要求：在后排中間位置放置一個(gè)HybridⅢ50百分位假人并系上安全帶，加載模擬汽車(chē)50km/h實(shí)車(chē)正面碰撞波形(圖7)進(jìn)行正撞負載試驗，考核座椅結構強度和假人動(dòng)態(tài)響應。
圖7 實(shí)車(chē)正面碰撞波形
為了充分利用兩種算法的優(yōu)勢，本文中采用大變形有限元和多剛體耦合方法對帶假人的座椅負載安全性進(jìn)行CAE分析。假人、安全帶采用多剛體軟件MADYMO建模(HybridⅢ50百分位假人和3點(diǎn)式安全帶)，安全織帶采用的是三節點(diǎn)殼單元與1維彈簧單元結合的混合模型，腰帶及肩帶中段為帶寬50mm、厚1.1mm的有限元段帶，兩端分別用1維安全帶單元將背帶連接到座椅上，各段具有相同的織帶特性。在滑環(huán)處建立了安全帶滑環(huán)單元，摩擦因數設為0.3，模擬肩腰帶在帶扣滑環(huán)中上下滑動(dòng)的效果。耦合計算過(guò)程如圖8所示。
采用LS-DYNA計算座椅各個(gè)部件的變形情況；采用MADYMO分析座椅、安全帶對人體的保護作用以及假人傷害響應。耦合計算模型如圖9所示。
圖9 帶假人正撞負載試驗耦合模型
座椅靠背變形和假人運動(dòng)見(jiàn)圖10。安全帶固定在60%靠背上，60%靠背同時(shí)受到試驗樣塊的沖擊和安全帶拉力的合力，60%靠背骨架剛度較弱，變形位移超過(guò)參考面，未滿(mǎn)足該企業(yè)要求。
圖10 座椅靠背沖擊變形圖
圖11示出60%靠背嚴重變形區域；圖12為中支架變形前后的對比圖。由圖11和圖12可見(jiàn)，座椅60%靠背上的中支撐板、中支架和下梁變形嚴重。中支架為片狀結構，承載能力較弱。60%靠背不僅產(chǎn)生較大的局部彎曲變形，而且由于下粱扭轉還使靠背出現了整體前翻，最大位移超過(guò)了參考面。
3 改進(jìn)設計仿真計算及試驗驗證
分析發(fā)現，原座椅結構的中支撐板在受到?jīng)_擊時(shí)出現較大彎曲變形，導致試驗樣塊的沖擊力和安全帶拉力集中在靠背中間位置，無(wú)法傳遞到靠背下部的安裝固定點(diǎn)。仿真結果表明，靠背底板吸能1082J，中支撐板吸能82J，下梁吸能709J，其中剛度較弱的靠背底板集中承受了試驗樣塊和假人的大部分動(dòng)載荷。因此，正確設計力的傳遞路徑，合理分配部件吸能，可有效提高座椅靠背的結構抗沖擊件。
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