基于LS-DYNA的汽车座椅安全性研究

摘要

汽车座椅作为连接乘员与车体的重要环节，在汽车安全领域发挥着重要作用。座椅作为乘员约束系统中重要一环，在发生交通事故中，座椅需要和安全带一起，将乘员固定在乘坐位置上，避免乘员受到过度损伤。行车过程中，座椅承受着来自车体的各种复杂的载荷，事故发生时，座椅利用本身变形吸收部分乘员的撞击能量。因此，座椅强度成为汽车安全性研究领域中重要的研究环节。
　　本文首先介绍了汽车座椅强度的研究背景和意义，总结了国内外座椅研究现状和CAE的优越性，对当前所实施的汽车座椅强度法规进行简单归纳总结。
　　其次，简要介绍了有限元仿真分析理论，对比分析了显式计算方式和隐式计算方式的计算原理和优缺点，利用Hypermesh建立了驾驶员侧座椅有限元模型，并利用Ls-dyna显式求解功能，依据国家标准 GB15083-2006、GB11550-2009和GB14167-2006对该座椅的总体静强度、安全带固定点强度和头枕静态性能进行有限元仿真分析，对不满足法规要求的进行合理的结构优化，使其达到法规要求。之后，依据行业标准QC/T740乘用车座椅总成中对汽车座椅的正面碰撞要求和侧面碰撞要求对该座椅进行仿真分析，以探究该座椅结构强度。
　　最后，参照C-NCAP（2015版）中鞭打试验的试验流程，建立了某驾驶员座椅的鞭打仿真分析模型，对其防挥鞭性能进行分析，依据C-NCAP（2015版）鞭打试验评分原则，对该座椅鞭打性能进行评估。鞭打试验后，对该座椅模型进行对标，以对标后模型为基础，进行结构优化，使其鞭打性能达到目标值。
　　本文从多个方面对座椅的安全性进行了研究，对汽车座椅的安全性分析研究提供一定的参考价值。本文对于该驾驶员侧座椅的安全性研究全部采用 Ls-dyna显式求解方式，避免了使用多个有限元分析软件带来的复杂性，说明 Ls-dyna显式求解方式对于准静态工况结构强度分析也有着良好的精度和稳定性。

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引言

1绪论

1.1研究背景

1.2汽车座椅结构和作用

1.3汽车座椅国内外研究现状

1.4 CAE的优越性

1.5汽车座椅国内外法规概述

1.6本文研究的主要内容

2汽车座椅有限元模型的建立

2.1 Hypermesh软件简介

2.2建模前的规划

2.3网格的划分

2.4模型的连接

2.5设置物理属性

2.6初始穿透的调整

2.7定义网格间接触

2.8模型质量及重心位置的调整

2.9模型加载计算

2.10小结

3驾驶员座椅静强度有限元仿真分析

3.1 Ls-dyna显式与隐式时间积分

3.2座椅头枕静强度仿真分析

3.3座椅系统强度仿真分析

3.4座椅安全带固定点强度仿真分析

3.5小结

4正面及后面碰撞中座椅对成员的保护研究

4.1正面碰撞工况座椅对乘员的保护

4.2座椅后碰强度仿真分析

4.3小结

5鞭打试验中座椅对颈部的保护研究

5.1某驾驶员座椅鞭打试验问题分析

5.2座椅鞭打仿真分析及优化

6结论和展望

参考文献

在 学 研 究 成 果

致谢