汽车安全带固定点仿真精度研究

摘要

在当今的汽车安全领域，座椅安全带系统依然发挥着举足轻重的作用。保证安全带系统有足够的强度是非常必要的。我国汽车安全带固定点强度法规所规定的试验过程是一种准静态、强非线性问题，往往伴随着大变形甚至是材料或焊点失效。传统的有限元模型不能很好的模拟这一过程，仿真受人为因素影响大，与实车试验结果差别大，稳定性不高。如何提高仿真精确度和稳定性，同时降低建模难度和人为因素影响，是本文的研究重点。
　　本文首先介绍了汽车座椅安全带固定点强度的研究背景和意义，介绍了本仿真所采用的显式计算方法的计算原理，从而揭示出显式计算方法在分析准静态过程时可能存在的缺陷。然后通过对比不同单元类型的单元理论及实际应用，选择更加准确的完全积分格式单元；研究了不同加载函数和加载时间下仿真过程中的动态效应，使用正弦加载函数，加载时间为结构最小周期7倍，将仿真模型动态效应控制在较小范围内，符合准静态情况的要求；通过分析焊点实际受力状态和失效模式，结合焊点失效试验，采用更加准确的实体焊点及失效模拟方式；提出一种全新的可失效固连(Tied-Break)螺栓模拟方式，较为简单准确的模拟了螺栓联结的特性。多次试验验证表明，经过改进的仿真模型精度能够达到90％，且能准确预测焊点和螺栓失效。在此基础上，本文运用优化算法对某车型D柱安全带固定点局部结构进行轻量化，在保证结构强度的同时，部件重量减轻了14.97％，降低了整车成本。
　　论文进行大量的理论研究和实车试验验证，结果表明，文中所述的仿真方法，能够极大的改善汽车安全带固定点仿真的精确度和稳定性。同时本文的思路也为解决准静态、强非线性这一有限元仿真中的难点问题，提供了有益的参考。

目录

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附表索引

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 汽车安全性现状

1.1.2 汽车安全带的作用

1.2 汽车安全带固定点强度法规

1.3 汽车安全带固定点强度研究方法

1.3.1 实车试验法

1.3.2 有限元仿真法

1.4 国内外研究现状

1.5 本文研究内容

第二章 安全带固定点强度仿真及评价

2.1 显式计算方法

2.2 准静态问题计算方法

2.3 安全带试验仿真

2.3.1 传统模型仿真评价

2.3.2 评价指标选择

2.4 本章小结

第三章 单元类型及加载方式仿真研究

3.1 单元类型影响研究

3.2 加载方式影响研究

3.2.1 加载函数影响研究

3.2.2 加载时间影响研究

3.3 结论验证

3.4 本章小结

第四章 联结及失效模式仿真研究

4.1 焊点模拟方式研究

4.1.1 焊点模拟方法

4.1.2 焊点失效模式

4.1.3 结论验证

4.2 螺栓模拟方式研究

4.2.1 螺栓模拟方法

4.2.2 结论验证

4.3 本章小结

第五章 基于改进仿真模型的部件轻量化

5.1 最优化方法概述

5.2 拉丁超立方试验设计

4.3 多项式响应面法

5.4 遗传算法

5.5 优化应用

5.6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文