閆麗
摘要:安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度是汽車被動安全的一個重要指標(biāo)。在規(guī)定試驗(yàn)載荷情況下,必須保證安全帶不得從安裝固定點(diǎn)處脫落,且固定點(diǎn)滿足位移要求。本文結(jié)合某車型,利用DYNA對安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度進(jìn)行仿真分析,給出了可行的計算模型及改進(jìn)方案。
關(guān)鍵詞:安全帶;固定點(diǎn)強(qiáng)度;DYNA;仿真分析
0 引言
汽車安全性是汽車的一項(xiàng)很重要的使用性能,它事關(guān)汽車駕、乘人員的生命安危。汽車安全問題已成為當(dāng)今最重要的研究領(lǐng)域之一,同時也是國家汽車質(zhì)量強(qiáng)制檢測法規(guī)的主要部分。安全帶是汽車被動安全的一個重要組成部分,其固定點(diǎn)必須具有足夠的強(qiáng)度。如何進(jìn)行安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計是汽車安全性設(shè)計必須要面對的問題。
隨著計算機(jī)技術(shù)和計算方法的發(fā)展,汽車碰撞過程的計算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生且日益成熟,在汽車碰撞仿真分析領(lǐng)域出現(xiàn)了一批優(yōu)秀的分析軟件,DYNA軟件就是其中的佼佼者,尤其是在大變形、高度非線性仿真分析領(lǐng)域有著不可或缺的作用。
本文以ECER14為基礎(chǔ),結(jié)合某車型,運(yùn)用DYNA對安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度進(jìn)行分析,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)性分析,最后對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),使固定點(diǎn)強(qiáng)度能夠滿足ECER14要求。
1 法規(guī)要求簡介
1.1 安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)
ECER14法規(guī)規(guī)定安全帶固定點(diǎn)需進(jìn)行如圖1所示的試驗(yàn)。
試驗(yàn)要求加載裝置:
使用試驗(yàn)加載裝置,加載13500N的力到胸部牽引裝置和腰部牽引裝置上(圖1中P所示方向)。以盡可能快的速度加載至規(guī)定值,并至少持續(xù)0.2S。
1.2 試驗(yàn)要求
如果在規(guī)定的時間內(nèi),持續(xù)按規(guī)定的力加載,則允許固定點(diǎn)或周圍區(qū)域有永久變形,包括部分?jǐn)嗔鸦虍a(chǎn)生裂紋。試驗(yàn)期間,上有效固定點(diǎn)應(yīng)滿足(1)的要求,下有效固定點(diǎn)的最小間隔應(yīng)滿足(2)的要求。
(1)上固定點(diǎn)滿足要求:
安全帶上有效固定點(diǎn)應(yīng)在與汽車縱向中心面垂直且過R 點(diǎn)的鉛垂平面后方且應(yīng)在C點(diǎn)的水平面上方。
C點(diǎn)位于R點(diǎn)鉛垂上方450mm處,若S大于280,則C和R之間的鉛垂距離應(yīng)為500mm。
S為安全帶上有效固定點(diǎn)至平行于車輛縱向中心平面的基準(zhǔn)平面P即座椅的中心平面的距離。
(2)下固定點(diǎn)滿足要求:
分別通過同一安全帶兩個下固定點(diǎn)的最小間隔不得小于350mm。對M1和N1類車輛的后排中央乘坐位置,若相對其他乘坐位置是不可移位的,則上述距離不可小于240mm。
2 仿真加載模型建立
2.1 加載模塊模型建立
利用前處理軟件ANSA建立所需加載模塊模型。
加載模塊有限元模型如圖2中左圖所示:
2.2 安全帶單元建立
此分析模型中需用三種安全帶單元,一維安全帶單元、二維安全帶單元及滑環(huán)單元。安全帶模型如圖2中右圖所示:
一維安全帶單元用關(guān)鍵字ELEMENT_SEATBELT建立,分別用關(guān)鍵字SECTION_SEATBELT及MAT_SEATBELT建立一維安全帶單元屬性及材料。
二維安全帶單元用關(guān)鍵字ELEMENT_SHELL建立,分別用關(guān)鍵字SECTION_SHELL及MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY建立二維安全帶單元屬性及材料。
滑環(huán)單元用關(guān)鍵字ELEMENT_SEATBELT_SLIPRING建立。
3 案例
3.1 某車型后排座椅基本狀態(tài)
后排座椅H點(diǎn)坐標(biāo):(2266,0,340);上有效固定點(diǎn)坐標(biāo):(2587,-146,840);S的長度為:150mm;C點(diǎn)位于R點(diǎn)上方450mm處;初始狀態(tài)上有效固定點(diǎn)位于R點(diǎn)上方500mm。
由以上數(shù)據(jù)可得上有效固定點(diǎn)在試驗(yàn)或仿真前后的X向位移都應(yīng)小于321mm,Z向位移都應(yīng)小于50mm。
一般車輛下有效固定點(diǎn)在設(shè)計初期便滿足要求,此車型下固定點(diǎn)滿足法規(guī)要求,本文對此不做過多闡述。
車型原狀態(tài)稱為初始模型,改進(jìn)狀態(tài)稱為改進(jìn)模型。
3.2模型改進(jìn)
經(jīng)過多次改進(jìn)仿真分析,最終根據(jù)仿真分析結(jié)果確定如下改進(jìn)方案:
增加備件如圖3:
在充分考慮生產(chǎn)工藝及裝配條件下,增加零件A、B、C、D,零件A、C、D采用2mm厚B340LA材料,零件B采用45號鋼。
改進(jìn)模型仿真變形如圖4:
其中X向位移193mm<321mm,Z向位移40mm<50mm,滿足法規(guī)要求。通過后期試驗(yàn)驗(yàn)證,此改進(jìn)方法有效,仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本一致。
4 結(jié)論
此種安全點(diǎn)固定點(diǎn)強(qiáng)度分析方法可有效模擬安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度試驗(yàn),可為整車安全性能設(shè)計與開發(fā)提供有效數(shù)據(jù)支持,進(jìn)而減少試驗(yàn)費(fèi)用,縮短開發(fā)周期。
參考文獻(xiàn):
[1]ECER14.關(guān)于汽車安全帶安裝固定點(diǎn)認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定
[2]LS-DYNAK970 EYWORD USERS MANUAL