驾驶员座椅安全带固定点强度分析报告
基于LS-DYNA的汽车安全带固定点强度分析
Internal Combustion Engine &Parts0引言安全带作为汽车被动安全的一项配置，当车辆发生事故时起着保护车内乘员的重要作用。
安全带附属的各零部件强度能够满足要求是其发挥保护作用最基本的前提条件。
为此有关部门专门制定了GB14167国家标准。
该标准属于汽车法规强检项目，主要用于检测安全带固定点的强度。
为了满足该标准的要求，整车厂需要在设计时考虑到安全带固定点及座椅的强度。
本文以某车型后排长条座椅的安全带固定点为分析对象，建立包括车身、座椅、安全带系统及用于加载的上下人体模块的有限元模型，通过仿真分析，指出了不合理的结构设计。
通过进一步改进座椅及车身结构，最终满足了法规要求。
1汽车安全带安装固定点系统1.1安全带固定点系统简介我国国标GB14167明确规定安全带的固定点既可设在车辆的构架上或座椅构架上，亦可设在车辆的其它部件上[1]，或者分设于以上各部件上。
对于M1类车辆，前排两个单人座椅及后排两侧座椅通常采用三点式安全带，安全带上固定点位于立柱（B 柱、C 柱）上部，一个下固定点位于门槛上部，另一个下固定点位于座椅内侧骨架上或车身上。
新修订的标准GB14167-2013规定，对于新定型产品，中间座椅位置必须采用3点式安全带。
其两个下固定点位于座椅骨架上或车身上，上固定点一般设置在座椅靠背上或车身顶棚上。
对于固定点位于座椅上时，尤其是上固定点位于座椅靠背上时，对固定点强度就提出了更高的要求。
本文分析的对象正是采用这种固定方式。
1.2汽车安全带固定点强度试验简介1.2.1上下人体模块对车辆的安全带固定点系统进行试验的装置，如图1所示。
静态试验下，载荷作用于该装置，用于检验安全带固定点系统的强度。
1.2.2试验方法将车辆固定在试验台上，所有固定车辆的装置应距被测固定点前方不小于500mm 或后方不小于300mm 处,且不得对其周围部分起加强作用，同时亦不得减弱构架正常的变形。
ABAQUS在汽车座椅安全带固定点强度分析中的应用
A B AQUS在汽车座椅安全带固定点强度分析中的应用王 力， 郑 颢，陈炳圣，杨 蔓广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院 广州 510640摘要：本文建立了汽车白车身、座椅以及安全带系统有限元模型，应用ABAQUS软件的Explicit求解模块，进行汽车安全带固定的强度分析。
然后进行了安全带固定点的相关试验，试验表明仿真结果的准确性，验证了运用有限元显示积分方式分析汽车座椅安全带固定点强度的方法。
该方法可以适用于类似的准静态强度分析，用于分析一些规模较大的，隐式积分收敛比较困难的模型。
关键词：有限元、强度，安全带，固定点Implementation of ABAQUS in analysis of automotive seatbelt anchorage strengthWang Li，Zheng Hao，Chen Bing-sheng，Yang ManGuangzhou Automobile Group Co.,Ltd Engineering Institute, Guangzhou 510640,China Abstract: The finite element model of BIW（Body in white），seat and the belt anchorage system is established. Implementing the Explicit module of ABAQUS to analyze the strength of the seat belt anchorage system. Furthermore, the test of the seat belt anchorage is carried out to validate the explicit analysis method of seat belt anchorage strength. The explicit analytical method is suitable for quasi-static strength problems, especially for analyzing the models which is larger and difficult to simulate by using the implicit integration.Keywords: Finite Element, Strength, seat belt, belt anchorage0 引言汽车安全带固定点强度是车辆《公告》强制性要求的试验项目，汽车安全带固定点强度必须达到规定的要求。
汽车座椅安全带固定点强度分析
汽车座椅安全带固定点强度分析作者：董玉东来源：《时代汽车》2017年第11期摘要：汽车出现碰撞事故或者是翻滚的情况下，安全带可以将乘车人员紧紧的约束在座椅之上，防止乘车人员身体飞出窗外或者与车内的物品产生二次碰撞，尽可能的降低乘车人员受到的伤害。
在对汽车碰撞事故进行统计的过程中，发现乘车人员受到伤害的很大一部分原因是因为乘车人员与座椅、仪表等其他车内的物品进行产生了二次碰撞或者安全带的牢固装置失效导致的，所以在汽车生产的过程中必须加强对座椅安全带固定点的重视。
关键词：座椅；安全带；强度汽车座椅在制造的过程中不仅需要为乘客提供相应的舒适性，还需要在汽车发生碰撞时对乘客的生命起到一定的安全保护作用，在对汽车座椅安全带固定点进行设计的时候，需要保证安全带固定点的强度能够满足相应的法律规定。
能够满足车辆《公告》实验的强制性检测指标，在汽车发生碰撞事故的时候，安全带固定点的周边区域产生撕裂或者断裂的情况，都会造成驾驶人员或者乘客出现生命伤亡的情况。
GB 14167-2013《汽车安全带固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》规定中要求，在规定的时间内承受实验要求的载荷情况下，安全带固定点的强度必须要保证安全带不会出现脱落的情况，但允许固定点或者周围区域有永久变形情况的出现，主要包括断裂或者是产生裂纹的情况，这样可以在汽车出现碰撞的过程中更好的保护乘员的生命安全。
很多座椅企业在汽车座椅生产的过程中都提出了高于目前座椅法规的产品性能要求。
1安全带固定点法规与试验简介在GB 14167-2013规定中对于M1类型的汽车座椅安全带进行设计的时候，对座椅安全带的配置、设置的形式、固定点强度的实验方式进行详细的分析。
（1）在汽车座椅安全带设计的过程中，可以使用三点式的方式进行设计，同时还需要加强对安全带固定点强度的测试，保证安全带能够正常的使用。
（2）可以按照图1的方式对安全带进行试验加载，沿着水平方向对车辆纵向中心的平面进行设计，并且保证其与水平面成向上的10°±5°的角度，在对汽车安全带固定点进行强度试验的过程中，需要施加（13500+200）N的载荷。
汽车座椅安全带固定点强度分析
汽车座椅安全带固定点强度分析摘要：汽车座椅靠背有支撑乘员背部的作用，在舒适性评价中有很高的占比，由于靠背远离固定点，且靠背与固定点之间存在多个调节机构，如高调四连杆、靠背调角器、水平调节滑轨等，导致靠背受到震动易产生晃动，对于不同座椅，产生晃动的震动波形也不同。
针对靠背晃动问题综合考虑可行性、工艺性及成本等因素，选取高调四连杆作为研究对象，解决该问题，并提供一种该问题的解决思路。
关键词：汽车座椅；安全带；固定点；强度分析引言汽车座椅是汽车安全件的重要组成部分之一，它不仅可以给乘员提供支撑，还具有保护乘员避免或减少伤害的作用。
汽车座椅安全带固定点试验是车辆《公告》强制性试验项目。
在车辆发生碰撞事故时，如果安全带固定点强度不满足法规要求，则安全带固定点周围区域的撕裂或断裂是会造成人员伤亡。
为使座椅在整车碰撞过程中起到更好的保护作用，许多座椅企业会设计高于法规标准要求的性能产品。
一、汽车座椅概述乘坐汽车的舒适性分静态和动态两个场景。
静态舒适性主要取决于座椅的设计是否符合“人体工程学”。
简单来说，运用“人体工程学”提升座椅的舒适性可以总结为三个要点：座椅设计参考人体测量学数据；座椅具有可调节性，满足不同体型人群需求；座椅的位置与空间相协调。
此外，座椅不宜过软，过软的座椅不仅会对尾椎造成过大压力，导致损伤脊椎健康，还会压迫腿部，不利于血液循环。
以荣获J.D.Power2021大型MPV座椅质量第一的广汽传祺M8的座椅为例，安道拓基于人体工程学设计了高度贴合人体的座椅造型，使得人体与座椅之间的接触面积最大化，并采用多密度多硬度的泡沫给予乘坐者最有力的支撑。
同样在各系细分市场摘得座椅质量冠亚军的福特福克斯和小鹏G3i的座椅亦是如此。
安道拓不仅使得座椅兼具包裹性和支撑性，同时还配备电动腰托，使得不同身形的人群都能调节到最适合自己的支撑点。
蔚来赫赫有名的“女王副驾”同样来自安道拓。
“女王副驾”的座椅配备腿托和脚托，可以说是从上到下都提供舒适的包裹性。
汽车座椅正碰试验中假人安全带张力规律分析与研究
R esearch研究DOI:10.3969/j.issn.1009-847X.2018.09.003汽车座椅正碰试验中假人安全带张力规律分析与研究►........................◄乘员的乘坐姿态、座椅的结构和调节位置、安全带的材料与佩戴方法、安全带的固 定点位置、安全带本身的性能参数等等。
所 以，要想更好改善乘员受到的伤害，在汽车 安全带约束系统的研发过程中，根据与车身结构相匹配，选择最优的设计方案至关重要。
2004年5月颁布的国家道路交通安全法付景海 郑玉玉 陈超杨舒涵 任继伟摘要：对某汽车座椅厂生产的前排座椅动态试验数据进行统计分析整理，研究在碰撞过程中安全带肩带力与腰带力的大小及规律。
得到以下结论：在某常见车辆事故碰撞速度下，安全带肩带峰值张力为肩带力4 500-5 500N之间，腰带力6 000 ~ 7 000N之间，且肩带力小于腰带力。
并通过一系列试验数据，总结其碰撞过程中两种类型安全带张力规律，可以为安全带约束系统的研发设计提供参考。
V 规中，已经强制要求驾驶员及前排乘客乘车 时必须佩戴安全带，这就以国家法规的形式 强调了佩戴安全带保护行车安全的必要性。
截至目前，安全带作为汽车被动安全性的一 种措施，已被40多个国家以法律强制的形式 使用'在汽车零部件厂商研究领域中，对于汽 车安全带上、下固定点的强度设计是衡量该 车型汽车的被动安全性能的重要指标之一。
在碰撞事故发生时，汽车安全带对于成员的 保护起着至关重要的作用。
按照我国GB14167—2006《汽车安全带安装固定点》标准要求，在承受固定点试验载荷的情况下，安全带固定点的强度必须保证安全带不 得从安装固定点处脱落，但允许安装固定点⑩骑目前，汽车安全带约束系统是最普及最有效的保护系统之一。
在车辆发生严重的碰 撞事故时，车身速度会急速下降，前排成员 的身体因为惯性仍以原速度向前移动，此时 安全带的作用在于强制约束住驾乘者的身体，同时能够吸收部分冲击能量，防止乘员受到二次伤害。
关于汽车安全带的固定点强度分析
关于汽车安全带的固定点强度分析摘要：为了进行汽车安全带固定点强度分析，运用有限元分析软件Hypermesh建立白车身、座椅、安全带、人体模块有限元模型。
采用LS-DYNA的显式积分法进行求解，按照国家标准设置规定的载荷，分析结构通过标准的可能性。
验证了运用有限元显式积分分析汽车安全带固定点强度的方法。
关键词：汽车；安全带；固定点；强度引言GB14167－2013《汽车安全带固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》规定中要求，在规定的时间内承受试验要求的载荷情况下，安全带固定点的强度必须要保证安全带不会出现脱落的情况，但允许固定点或者周围区域产生永久变形或者裂纹，且规定安全带上固定点在受力方向的位移不得超过一定的范围。
本文基于此，以国内某车型为例，对安全带固定点的强度进行CAE分析，期望这些分析总结能为汽车车身正向开发提供参考依据。
1 安全带固定点实体模型安全带固定点强度分析的第一步是建立合理的几何模型，表面上理解似乎建立与此相应的整车结构模型要好一些，但不尽然．本研究中基于：①模型复杂、工作量大（计算机时、建模）、周期长；②边界、载荷考虑因素多反倒不利于分析等，采用局部结构几何模型对微型货车安全带固定点强度进行了优化设计分析，大大减轻了建模和计算的工作量。
在考虑与安全带固定点强度相关的驾驶室有关部件和结构之后，用CAD软件UG （Unigraphic）建立了分析腰带固定点强度的几何模型。
其中：驾驶室后围-横梁几何模型由后围、上横梁板、下横梁板以及上、下横梁之间的加强板4个部件所组成．这些部件之间都是以焊接的方式相连接的。
2 有限元模型的建立想要对安全带固定点强度进行分析，首先要创建合理的有限元模型。
由于考虑到整车结构太大，计算机的配置有限，在仿真的过程中应适当的减小分析模型。
白车身的有限元模型采用壳单元建立，与座椅模型、安全带系统组件、上下人体模块进行装配，白车身模型不带挡风玻璃和侧围玻璃。
某车型安全带固定点强度对标分析及优化
依据 GB14167—2013要求的试验工况，沿着规定
前提下，尽可能地缩短建模和求解计算的时间。
考虑到整车模型较大，截取白车身部分模型，通过
[2-3]
前处理软件搭建有限元模型 ；有限元模型的零部件
的方向，在模型中对上、下人体模块加载 13.5kN的载 荷，载荷的方向为沿平行于汽车行驶方向（-）且与水 平面（ 平面）成 10角的方向；同时对座椅施加相当
安全带作为新能源乘用车被动安全中的一个重要 提高产品设计效率，缩减试验验证周期，降低研发成本
组成部分，其安装固定装置的强度是汽车被动安全的 等。文章基于有限元建模方法建立安全带固定点强度
一个重要指标，同时又是车辆上市公告试验中的强制 分析模型，通过调试模型对标试验，最后通过结构优化
检测项。国家法规标准 GB14167—2013针对安全带固 满足法规要求，并经过试验验证达到了预期效果。
2020（2）
20技20术年聚2焦月
设计·创新
某车型安全带固定点强度 对标分析及优化
1
2
3
谷昆仑 谷朝阳 张蓉
（1.江苏吉麦新能源车业有限公司；2.上海汽车集团股份有限公司技术中心；
3.上海蔚来汽车有限公司）
摘要：为了更加高效地解决某新能源乘用车安全带固定点在实际试验过程中失效的问题，该文基于安全带固定点强度试验
定点有相应的设计要求、试验办法及评价标准。法规规 ! 试验结果分析
定：在试验过程中，持续按规定的力加载，允许固定点
在进行安全带固定点强度试验过程中，发现某车型
或周围区域发生永久变形，其中包括部分断裂或产生 前排安全带上固定点有脱落、开裂现象。经讨论分析，总
裂纹，但同时要求安全带不得从安装固定点脱落，且安 结出固定点失效的主要原因有：1）由于安全带上固定点
22_基于RADIOSS的整体式座椅安全带固定点强度对标分析与应用
基于RADIOSS的整体式座椅安全带固定点强度对标分析与应用RADIOSS Correlation Analysis and Application inSeatbelt Anchorage Part Strength Simulation黄绪鹏杨卫化王小明（澳汰尔工程软件（上海）有限公司上海200082）摘要：本文参照GB-14167-2006 《汽车安全带固定点》法规相关规程，运用Altair的RADIOSS显式求解技术对某型微车后排整体式座椅进行了安全带固定点强度对标分析，并将对标后的模型用于后排整体式座椅减重优化分析。
关键字：安全带固定点对标分析整体式座椅RADIOSSAbstract: According to GB14167-2006 requirements, the paper finished correlation analysis between seatbelt anchorage part strength simulation and test with software RADIOSS. Based on the correlation model, it made some proposals to design and optimize Body in White and seat. Key words: Seatbelt anchorage, Correlation analysis, Seat, RADIOSS1 引言安全带固定点强度是汽车被动安全的重要指标之一，根据GB-14167-2006《汽车安全带固定点》法规的要求，它是车辆公告试验的强制检查项目。
在设计初期，可以将CAE仿真技术应用于安全带固定点的性能分析，不仅能很大程度上节约物理试验成本，缩短产品设计周期，而且能为汽车设计部门提供准确可靠的优化设计方案。
本文将具体阐述如何运用Altair的RADIOSS显式求解技术对某型微车后排整体式座椅进行安全带固定点强度对标分析（根据试验情况优化仿真模型），获得更高计算精度的安全带固定点强度分析仿真模型。
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安全带锚固点坐标
X
Y
1517.6
-597.3
1459.4
-624.8计位置
Z 993.9
59 216.5
变形图（动画）
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120%加载力保持阶段(时间从 0.16s-0.22s)， 三条链的位移曲线基本保持水平，这说明座椅 不再变形，座椅能承受120％加载力。
应力/应变图_左前连杆支架（厚度4.0mm）
材料： S550MC 屈服强度：551.4MPa 极限应力：690MPa 极限应变：13.6%
应力/应变图_左前连杆支架（厚度4.0mm）
材料： S550MC 屈服强度：551.4MPa 极限应力：690MPa 极限应变：13.6%
应力/应变图_左后连杆齿支架（厚度4.0mm）
材料： 16MnCr5 屈服强度：1187MPa 极限应力：1373MPa 极限应变：10.0%
应力/应变图_右前连杆支架（厚度 2.5mm）
材料： ZSTE420 屈服强度：420MPa 极限应力：556.8MPa 极限应变：14.8%
应力/应变图_左前连杆支架（厚度 2.5mm）
材料： QSTE460 屈服强度：460MPa 极限应力：592.8MPa 极限应变：13.1%
材料： QSTE460 屈服强度：460MPa 极限应力：592.8MPa 极限应变：13.1%
应力/应变图_右内滑轨（厚度 1.8mm）
内滑轨存在拉断的风险！
材料： S650MC 屈服强度：650MPa 极限应力：700MPa 极限应变：10.0%
应力/应变图_右外滑轨（厚度 1.8mm）
材料： S650MC 屈服强度：650MPa 极限应力：700MPa 极限应变：10.0%
应力/应变图_座框后横管（D=22mm,t=2.0mm）
材料： E355 屈服强度：508MPa 极限应力：655MPa 极限应变：10%
应力/应变图_座框前横管（D=18mm,t=2.0mm）
材料： E355 屈服强度：508MPa 极限应力：655MPa 极限应变：10%
应力/应变图_高调横管（D=16mm,t=1.2mm）
驾驶员座椅安全带固定点强度分析 (GB14167-2006)-08/30/2014
模型设置
FShoulder
10度
FLap
10度
CG
加载曲线
• 假胸/假腰加载力= 13500*120%=16200(N) • CG 加载力= 12.5*20*10*120%= 3000(N)
类别 安全带靠背上固定点 安全带车身左下固定点 安全带车身右下固定点
材料： ZSTE420 屈服强度：420MPa 极限应力：556.8MPa 极限应变：14.8%
安全带力的输出
Belt_1
Belt_3
Belt_2
10848N 11231N
5137N
FEA结论
标准：(GB 14167-2006) 1.座椅必须能够承受住120%的负载； 2.座椅结构不能失效，无零件破坏； FEA分析总结： 1.座椅可以承受120%的负载（见第9页）； 2.座椅结构无失效，但右内滑在存在断裂风险。
结论：NO PASS
滑轨最大变形图
内滑轨存在拉断的风险！
应力/应变图_右座框立板（厚度1.8mm）
材料： S500MC 屈服强度：500MPa 极限应力：643MPa 极限应变：15.7%
应力/应变图_左座框立板（厚度1.8mm）
材料： S500MC 屈服强度：500MPa 极限应力：643MPa 极限应变：15.7%
应力/应变图_左内滑轨（厚度 1.8mm）
材料： S650MC 屈服强度：650MPa 极限应力：700MPa 极限应变：10.0%
应力/应变图_左外滑轨（厚度 1.8mm）
材料： S650MC 屈服强度：650MPa 极限应力：700MPa 极限应变：10.0%
应力/应变图_滑轨脚支架（厚度 2.5mm）
应力/应变图_右后连杆支架（厚度 2.5mm）
材料： QSTE460 屈服强度：460MPa 极限应力：592.8MPa 极限应变：13.1%
应力/应变图_左后连杆支架（厚度 2.5mm）
材料： QSTE460 屈服强度：460MPa 极限应力：592.8MPa 极限应变：13.1%
应力/应变图_安全带锁扣支架（厚度 2.5mm）
材料： E355 屈服强度：508MPa 极限应力：655MPa 极限应变：10%
应力/应变图_座盆（厚度0.8mm）
材料： DC03 屈服强度：120MPa 极限应力：372.6MPa 极限应变：32.2%
应力/应变图_右前连杆支架（厚度4.0mm）
材料： S550MC 屈服强度：551.4MPa 极限应力：690MPa 极限应变：13.6%