商用车安全带固定部件结构研究

摘要

汽车安全带作为汽车被动安全性的一种措施，多个国家已制定相应的法律，强制汽车中装有安全带。当汽车发生碰撞事故或翻滚时，安全带总成把车上乘员牢牢约束在座椅上，防止其飞出车外或与车内零部件发生二次碰撞，从而最大限度降低车内乘员的受伤害程度。
　　安全带固定部件必须要满足强度要求，否则即使安全带本身的强度再高也无法保证乘员的安全。在欧美国家的法规要求中，安全带固定部件试验是车辆公告试验的强制检查项目，而随着我国广大车企自主研发能力的不断进步和用户需求的日益提升，目前已将安全带固定部件强度试验列为强制要求项目。同时，政府也相继出台了一系列有利政策，鼓励自主品牌的车企加大研发投入，对汽车可靠耐久、安全、节能减排等汽车关键核心技术进行攻关，进一步促进了安全带强度领域的发展。我国自主品牌的汽车企业对安全带可靠性、固定点强度加大研究力度，从安全带结构、车身强度及材料等多个方面提高安全带系统的可靠性。
　　本文依托国内某自主品牌车企的研发项目，在认真学习对比国内、外汽车安全带安装固定部件法规的基础上，利用汽车设计建模软件和有限元分析软件对汽车碰撞过程中安全带固定部件的受力情况进行了仿真分析，并在轻量化、高强度的原则下对车身局部结构进行了优化，有效提高了安全带固定部件的强度。主要工作包括:
　　在Catia环境下建立与实车完全一致的几何模型，包括白车身整体结构、包含骨架的后排座椅以及安全带系统，在此基础上完善驾驶室后部的焊点及涂胶。
　　截取需要分析的后排车身及后座椅、后安全带数模，导入Hypermcsh软件中建立仿真模型，其中白车身、座椅、安全带分别按标准划分网格，并按照实际的零部件材料在模型中进行定义。将有限元模型提交LS-DYNA求解器计算，利用显式算法对后排安全带固定点处的应变、周围焊点受力情况进行分析，分析结果显示有两处固定点不满足强度要求。
　　本着轻量化的原则对安全带固定点处的白车身结构进行优化，更换屈服强度更高的材料以及适当提高加强板的厚度，重新提交计算后显示，改进后安全带固定部件的强度满足相关法规要求。按照法规要求的试验方法，组织一台驾驶室及相关的安全带、座椅等零部件到检测中心进行实车检测，将试验结果与CAE分析结果对比发现，两者的结论是一致的。
　　本文通过CAE仿真分析为汽车设计人员提供了安全带固定部件的设计参考，有效提高了设计成功率，一定程度上降低了汽车产品的开发周期和开发投入。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要研究内容

第2章 安全带结构分析

2．1 汽车安全带工作过程

2．2 安全带基本结构

2．3 驾驶室固定点的基本结构

2．4 本章小结

第3章 安全带固定部件结构设计与分析

3．1 有限元基本理论

3．2 有限元模型的建立

3．2．1 建立安全带及车身的几何模型

3．2．2 建立有限元模型

3．3 边界条件确定

3．4 有限元求解

3．4．1 能量结果分析

3．4．2 各固定部件应变分析

3．5 本章小结

第4章 安全带固定部件结构改进

4．1 结构优化设计

4．2 安全带固定部件改进方案

4．3 改进方案设计分析

4．4 本章小结

第5章 试验测试分析

5．1 试验标准分析

5．2 试验装置

5．3 试验结果

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 工作展望

参考文献

攻读工程硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢