徐莉 李文鳳 劉豪

摘 要：針對公司輕客車型的某座椅固定點強度分析，創(chuàng)建了相關(guān)的數(shù)值模擬模型。按照國標(biāo)GB141672013汽車安全帶安裝固定點、ISOFIX固定點及上固定點的要求，利用計算軟件LSDYNA對該排座椅進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果顯示滿足最新法規(guī)GB141462013，座椅固定點強度超前法規(guī)要求。

關(guān)鍵詞：輕客；座椅固定點；數(shù)值模擬；LSDYNA

中圖分類號： U463.82 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1 緒論[1]

公司生產(chǎn)輕客車25年了，一直致力于領(lǐng)跑中國輕客的發(fā)展。中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，出版了新的座椅固定點強度有關(guān)的法規(guī)GB141672013。本文就是按照新標(biāo)準(zhǔn)GB141672013所規(guī)定的試驗加載條件，使用某前處理軟件創(chuàng)建了該輕型客車一排座椅固定點強度分析數(shù)值模擬模型，利用計算軟件LSDYNA進(jìn)行仿真模型的計算。

2 輕客車型座椅固定點數(shù)值模擬模型

（1）劃分網(wǎng)格。

依據(jù)數(shù)模特點結(jié)合有限元理論，網(wǎng)格采用薄殼單元，網(wǎng)格盡量橫平豎直。橫梁采用8mm網(wǎng)格劃分，外板采用10mm網(wǎng)格劃分，支架采用5mm網(wǎng)格劃分。單元翹曲度、長寬比、雅克比等標(biāo)準(zhǔn)按照公司網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)文件執(zhí)行。

圖1 輕客座椅固定點數(shù)值模擬模型

該模型包括三個座椅固定點加載用剛性假人模型，白車身模型，不包括門系統(tǒng)和玻璃系統(tǒng)。

（2）單元類型設(shè)置[2]。

把畫好的網(wǎng)格導(dǎo)入OASYS軟件中。設(shè)置殼單元的SECTION，ELFORM值為2，即選擇BelytschkoTsay單元，該單元為面內(nèi)單點積分，計算速度比較快，對于大變形問題是目前比較穩(wěn)定有效的單元類型。SHRF值設(shè)為0.80；積分個數(shù)設(shè)置為3。厚度使用CATIA中各零部件的真實厚度（暫不考慮沖壓效應(yīng)）。

（3）材料選擇。

本數(shù)值模擬是在準(zhǔn)靜態(tài)下進(jìn)行的，剛體材料選用MAT20號材料卡片，變形體采用MAT24號材料卡片，焊點材料選用MAT100號材料。由于是準(zhǔn)靜態(tài)分析，MAT24號材料曲線一般只需一條準(zhǔn)靜態(tài)材料拉伸曲線，無需包含材料不同應(yīng)變率下的高速拉伸材料曲線。材料的密度，斷裂應(yīng)變等失效參數(shù)也需要定義。

（4）接觸定義。

新版的LSDYNA接觸采用了雙面接觸，一般使用自動接觸即可。座椅和白車身使用面面接觸，其余零部件采用子接觸，焊點有自己單獨的接觸。

（5）靜態(tài)加載邊界條件。

在新標(biāo)準(zhǔn)下，所有座椅都必須使用于三點式安全帶，每個座椅的上人體模塊加載的力為13700N，每個座椅的下人體模塊加載的力為13700N，還需要在三個座椅上總計加載的水平力約10000N。

3 仿真結(jié)果分析

（1）地板Z向最大位移。

從數(shù)值模擬得到的最終變形圖可以看出，在加載結(jié)束后，座椅發(fā)生了一定角度的整體翻轉(zhuǎn)，但沒有超過法規(guī)對前傾角度的要求，滿足法規(guī)要求。從最后一步的數(shù)值模擬結(jié)果中，看到地板的Z向位移最大值為50.1mm，滿足公司對座椅固定點前傾角的設(shè)計目標(biāo)（已經(jīng)轉(zhuǎn)化為座椅Z向位移），表1：

（2）座椅固定點處最大應(yīng)變。

從數(shù)值模擬看出，在加載結(jié)束后，座椅固定點周邊發(fā)生了一些變形，但變形區(qū)域零部件的最大應(yīng)變值小于他們各自材料的規(guī)定值，不會產(chǎn)生拉裂、拉脫等風(fēng)險，滿足標(biāo)準(zhǔn)GB141672013中對座椅固定點強度的要求。詳細(xì)的地板應(yīng)變結(jié)果如表2所示：

4 結(jié)論

參照國標(biāo)GB141672013對于座椅固定點強度要求的規(guī)定，建立了某輕客車型的座椅固定點強度分析有限元模型。仿真分析結(jié)果顯示，座椅前傾角符合法規(guī)要求，座椅固定點最大應(yīng)力值小于材料的許用應(yīng)變，滿足法規(guī)對座椅固定點不拉裂、不失效的要求。仿真結(jié)果說明，該輕客車型座椅固定點滿足最新的國家標(biāo)準(zhǔn)GB141672013的要求，這也同時也說明我們公司開發(fā)的產(chǎn)品具有超前意識，在法規(guī)公布的時候，在產(chǎn)車型都滿足最新法規(guī)要求，產(chǎn)品戰(zhàn)略超前，對消費者有更好的保護作用，是負(fù)責(zé)任的企業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GB141672013汽車安全帶安裝固定點.

ISOFIX固定點系統(tǒng)及上拉帶固定點[J].人民交通出版社，2013.

[2]李文鳳，李素霞，徐志剛.輕型卡車后防護裝置的靜態(tài)加載數(shù)值分析[J].科技與企業(yè)，2014，265：419.

[3]趙海鷗.LSDYNA3D動力分析指南[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2003.