汽車(chē)正撞時(shí)后排座椅安全性的CAE分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2016-12-19
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針對(duì)60%靠背骨架的變形情況，提出4種結(jié)構(gòu)加強(qiáng)方案，研究如何有效提高靠背的抗沖擊性能。其中對(duì)于鉸鏈支架的改進(jìn)參考某座椅下部鉸鏈形式(圖13)，其中實(shí)心部分與靠背下梁焊接，空心部分與車(chē)身地板螺栓連接。
圖13 改進(jìn)后中支架結(jié)構(gòu)
方案2：左粱材料由B420CL增強(qiáng)為QSTF380。
方案3：下粱材料由B420CL增強(qiáng)為QSTE380。
方案4：中支撐板材料由B420CL增強(qiáng)為QSTE380。
4種方案均采用承載性較好的圓柱形式的支架結(jié)構(gòu)，仿真結(jié)果見(jiàn)圖14。骨架變形量由大到小依次是：方案1、方案2、方案3、方案4。由方案1與原結(jié)構(gòu)對(duì)比可知，采用圓柱形支架代替原片狀支架解決了鉸鏈支架承載能的問(wèn)題；由方案2、方案3與方案1對(duì)比可知，加強(qiáng)左梁和下梁并沒(méi)有解決原結(jié)構(gòu)的傳力路徑被截?cái)嗟膯?wèn)題；方案4效果最好，說(shuō)明提高中支撐板剛度解決了力流截?cái)嗟膫鬟f問(wèn)題，使得安全帶拉力和試驗(yàn)樣塊沖擊力能夠順利通過(guò)中支撐板向下傳遞給兩端的安裝固定點(diǎn)(圖15)，從而減少靠背底板承受的動(dòng)載荷和靠背前翻趨勢(shì)，使下梁受到的扭轉(zhuǎn)力矩變小，進(jìn)而減小了靠背骨架變形。因此，選用方案4作為改進(jìn)方案。
圖14 4種方案靠背變形量曲線對(duì)比
圖15 力傳遞路徑示意圖
在隨后進(jìn)行的帶假人正撞負(fù)載試驗(yàn)中該座椅通過(guò)了認(rèn)證試驗(yàn)，其結(jié)果(圖18)與仿真計(jì)算相關(guān)性較高，證明了假人和座椅耦合模型的CAE分析與性能預(yù)測(cè)的有效性。
采用多剛體和有限元耦合的方法，對(duì)汽車(chē)后排座椅正面碰撞負(fù)載試驗(yàn)進(jìn)行CAE分析，并根據(jù)仿真結(jié)果提出座椅系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案并通過(guò)了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)認(rèn)證，而且仿真和試驗(yàn)結(jié)果有較高的相關(guān)性，充分證明了該方法在工程意義上的可信度，可為整車(chē)安全性能設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供有效的數(shù)據(jù)支持。
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