某型汽车座椅安全带固定点的强度分析及座椅骨架轻量化

摘要

本文以长安汽车公司开发的某款商用车为研究对象，主要研究其中排座椅安全带固定点的强度及座椅骨架的轻量化。由于中间座椅安全带的固定点设置在座椅骨架模型上，根据国标GB14167-2013要求，该安全带上固定点的位移在有限元模型强度仿真中不得超过规定的RC平面。根据座椅安全带固定点的强度试验要求，本文建立了座椅安全带固定点的强度的有限元模型，并进行强度仿真分析;并对通过固定点强度试验的座椅骨架有限元模型进行了轻量化设计，通过优化减轻了座椅骨架的重量，座椅骨架上的应力分布更均匀。同时对优化后座椅骨架上的安全带固定点进行了强度试验，从而检验了座椅骨架安全性能。本课题主要进行了以下四个方面的工作:
　　1.设置中排座椅安全带固定点的位置。主要是设置中间座椅安全带的上固定点位置，根据国标GB14167-2013对固定点位置布置的要求，将中间座椅安全带的上固定点设置在座椅骨架背部。
　　2.运用Hyper works软件，建立车身、座椅骨架、人体模块及安全带的有限元模型。为了提高效率和准确性，对车身和座椅骨架模型进行了简化，设置接触和连接关系，设置材料和控制卡片，设置载荷的加载，并对人体模块模型和安全带模型进行参数设置。有限元模型经过LS-DYNA软件计算后进行安全带上固定点强度分析，分析表明各安全带固定点均满足国家标准的要求。
　　3.通过灵敏度计算和分析，对座椅骨架模型进行了轻量化。通过设计座椅骨架模型的壁厚为变量、位移为约束条件、座椅骨架零部件的最小质量为目标函数，对有限元模型进行灵敏度计算，结合零部件的灵敏度和实际受力情况，对八个零部件进行了减重，座椅骨架模型总共减轻了1.22kg。
　　4.座椅安全性测试试验。根据国标GB14167-2013对座椅安全带固定点强度试验的要求设置实验条件，按照仿真模型设计的位置安装安全带，调节加载方向。试验结果表明所设计的中排座椅安全带固定点的强度满足要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 汽车安全性的概述

1．1．1 座椅被动安全性

1．1．2 座椅主动安全性

1．2 汽车座椅骨架轻量化

1．3 汽车座椅安全带固定点强度的相关国家法规

1．4 国内外研究现状

1．5 本文研究的主要内容和方法

2 安全带固定点仿真模型的强度评判指标及理论

2．1 安全带固定点仿真模型的强度评判指标

2．1．1 车身仿真模型上的安全带固定点强度评判指标

2．1．2 座椅骨架仿真模型上的安全带固定点强度评判指标

2．2 仿真模型准确性的评判指标

2．3 仿真模型合理性的评价指标

2．4 安全带固定点仿真模型的理论

2．4．1 座椅安全带固定点的设置规定

2．4．2 仿真模型的数学模型

2．5 小结

3 座椅安全带固定点的强度仿真

3．1 车身和座椅有限元模型建立

3．1．1 车身模型简化

3．1．2 座椅模型简化

3．1．3 车身和座椅模型的网格划分

3．1．4 连接设置

3．1．5 接触条件设置

3．1．6 材料卡片设置

3．2 人体模块有限元模型建立

3．2．1 人体模块几何模型简化

3．2．2 人体模块模型的网格划分

3．2．3 接触条件设置

3．2．4 材料卡片设置

3．3 安全带有限元模型建立

3．4 整体有限元模型的约束设置

3．4．1 边界条件设置

3．4．2 载荷加载

3．4．3 控制卡片设置

3．5 座椅安全带固定点的强度仿真结果分析

3．5．1 车身上的座椅安全带固定点强度分析

3．5．2 座椅骨架上的安全带固定点强度分析

3．6 座椅安全带固定点合理性的分析

3．7 小结

4 座椅骨架的轻量化

4．1 座椅骨架的灵敏度分析

4．1．1 灵敏度的基本概念

4．1．2 灵敏度的分类

4．2 座椅骨架灵敏度的计算及结果分析

4．2．1 目标函数灵敏度

4．2．2 位移灵敏度

4．2．3 相对灵敏度

4．3 座椅骨架的轻量化及其仿真结果分析

4．4 小结

5 座椅安全性能测试试验

5．1 试验准备

5．2 试验过程

5．2．1 试验要求

5．2．2 试验方法

5．3 试验结果分析

5．4 小结

6 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的主要学术成果

致谢