汽车座椅静强度特性的有限元分析

。
试验设 备见 图 3 所示
。
图 3
座椅 总 成静 强 度试 验 图
, , 。
首先 按 照 试 验规 定将 座 椅 骨架总 成 固定 到试 验 台上 保证 座 椅 滑 轨 已 被完 全 约 束 并且 座 椅无 偏斜 检 查 应 变片 的 连线 是否 有短 路 或断路 现 象 在 保证 连 线 完好 的 前 提下 将标 有 号 码 的 接线 按顺 序连 接 到
。 , 。
由 仿真 结果 可 知 该 座椅 骨架满 足 上 述
, ,
,
比较 仿真 分析 结果 与 试 验 结 果 其 误 差 在允 许 范 围 内 可 以 认 为仿 真结果 可 靠 在 工 程 上 是 完
参考 文 献
,
:
,
: 4 9 8. 【 1 ( 日 )佐藤武 主 编 吴 关昌 陈倩译 汽 车 的安 全 北京 机械 工 业 出版社 1
,
4中对座 椅 总 成静 强 度 的规 定
,
在 座 椅 总 成质 心 处 水平 向前 向后 对 其施 加 2 0 倍
,
。
、
座椅 总成质 量 的载荷 座 椅及 座 椅 固定 点应能 承受 以上 载荷 座 椅不 得 与车体分离 强度 特性仿 真分 析 在水平 向后 加载 时座椅总成 的应力 分布如 图 2 所示
,
,
1 所 示 的 座 椅骨 架 总 成 有 限 元 模 型 1个
, ,
。
7 该 模 型 共包 括单 元 5 8 8 3 个 其 中梁 单元 1
1 4 9 个 体单元 7 9 8 个 焊点 7 1 个 壳单 元 4
,
。
6
2
科技创新与节能减 排
.
2 静强 度 特性 仿 真 分 析 座椅
根据
1 5
一
0 1
,
、
对该座 椅 进 行 总 成静
,
,
。
可 以 看 出在 座 椅调 角 器 与坐 盆 骨架 连接 处应 力较大 但 从该部件 的材料选 择 上 可 以 看 出 采用 的是
2 材料 在该工 况 下 部件完全 能够满足 强 度要 求 符合 法 规 的规定 与 此 具 有较高 抗拉 压 强度 极 限的 S T 1
.
MS C
,
P AT
A R
、
N
诞 生 于 19 8 0 年前 后 是 在美 国国 家宇航 局 N A S A 的 资助 下 随着计 算机 及 其 交互 技 术
、 , 、 。
,
的 发 展 孕 育 而 生 并 日 益 完 善 新 一 代计 算 机 辅 助 工 程 分析 ( M C A ) E 前 后 处理 系 统 目前 已 广泛 应 用 于 航 空 航 天 汽 车 造 船 国 防 等各大 领 域
、 、
3
.
汽 车 座 椅 结构 静 强 度 的有 限 元 分 析
座 椅 主 要 由 薄 壁板 件 和 薄 壁 管件 构 成 在有 限元 软 件 中采用 空 间 壳单 元 和空 间梁 单 元 模 拟 针 对 国
, ,
3 1 座椅 结构 有 限 元 模 型 的 建 立
产 某轿 车 驾驶员 座 椅 的实 际 结构 构建 如 图
c n
,
,
时 载荷 的 大小 为 5 0
,
N
,
反 复加 载后将 载 荷恢复 到初始状 态 重 新对 应 变仪 调零 正 式 加载
,
。
。
在 加载完成
后 读取 各节 点 的应变 数 值 即可
,
.4 2 座 椅静 强 度仿 真分 析 结 果 与试 验 结 果 的 比较
由 表 1 中数 据 可 以 看 出 仿 真分 析结果 与试 验结果 的误 差 均在 2 0 % 以 内 平均误差 在 1 4 % 因此 在工
吉林 省第 五 届科学技术学 术年会
汽车座椅静强 度特性的有 限元 分析
姚 为民
`
王 立研
孙 丹丹
`
赵双 龙
3
`
赵
0长春
杰
《 洲
3
吉林 大 学汽 车 工 程 学 院 长 春
中 国人 民解 放 军
长春
3部 6队
33Βιβλιοθήκη 035长春市建设 技 工 学校
6
0
:
摘
要 本 文 针 对 国 产 某轿 车 驾驶 员座 椅 总成 利 用 M S.C P AT R A N 汹 AS TR A N 构建 了座 椅 骨架 总 成
/ A 跟A N N P
:
A S T R AN 的最 基 本功 能
。
静力 分
析 求解 承 受静 载荷作 用下 结构 的 响应 问题 所 采用 的基本 有 限元 方程 为
二 K ] l l 伽1 [
u
( 1)
。
,
式中
,
; } 为结点 广义 位移 向量 ; 伽}为结 点载荷 向量 因 为结 构 的弹性 刚度矩 阵 {u
。 , 。
同时 在座 椅 骨架 与车 身地 板 的连接 处 即滑轨与 滑道连 接处 应力 较为集 中 但 均没 有 超 过部件 允许 的应
,
,
力极 限 满足 法 规 的要 求
,
。
4
.
汽 车座椅 结构静 强 度 的试 验
我 国 关 于 汽 车座 椅静强 度特性 要 求 以 及 试 验 方法 在 G B 15 0 8 3
,
座 椅 靠 背强 度 若不 足
,
,
会 在本 身质 量 和 乘 员质 量 的惯 性力 作用 下 向后 发 生 较大 的弹性 变形 以 至 塑 性 变
, ,
形 失 去对 乘员 的 支 撑作用 并使 前排 乘员射 向后 排座 椅 或后 窗 伤 及后 排乘员 另一 方面 如果 座 椅 底 部
,
。
与车 身连 接强 度不 足 乘员 就会在 自身 盼 性力 的作用下 与前 面 物 品碰 撞 引起乘 员头部 以 及 胸部损伤
, ,
应 变 仪 上 将应 变仪调 零后 准 备加 载 在正 式 试 验之 前 为消 除应 变 片 自身变 形量 先 对座椅 骨 架 总 成 进
,
,
。
,
,
吉林省第 五 届科学 技术学术 年会
6 . 2 6 行初 加 载 由 于 该 座 椅 总 成重量 为 1 8
,
327
.
N
,
那 么 座椅 总成 0 2 倍重 力 的大 小为 3 2 5 3 6 N 由此 确 定 预 加 载
. .
12
8 9%
17 9 %
5
结论
本 文 采用 大 型通 用有 限元 软件
,
M S.C P A T R A N N I AS T
A R
N
构 建 了 国 产某 轿 车驾 驶 员座 椅 骨 架 总成 有
。
限 元 模 型 并 根 据 国 标 的规 定对 座 椅 总 成 进 行 了 静强 度 仿真 分析 法 规要 求 全 可行 的
.
32 4
.
23 7
.
一
54 1
.
6
7 8
65 7
.
38 6
70 4
一
.
79 9
.
76 3
.
80 6
一
58 4
17 13 % 13 5 5 % 11 28%
.
. . .
.
36 8
.
26 6
.
9
l0 11
10 89 %
.
.
9 76%
.
8 36% % 5 12 %
17 3 9% %
.
.
9 2 9% %
1 6 99% %
, 。
4 1 试验 设 备 及 试 验 过 程
一
9 9 1 4 中作 了 明确 规 定
,
,
法规 中不 但 阐
述 了 座椅 应 满足 的强 度条 件 同时也 对试 验方法 作 了详 细说 明 根据 国标 规定 在一 汽 技 术 中心 座 椅 安 全
带试 验 室 进 行 了 座 椅 总 成 静强 度 试 验
.
,
.
,
[ J 刘涛 杨 凤 鹏 等 精 通 2
.
: AN S Y.s 北 京
清华 大学 出版社
,
2X ] 2 (
.
作 者简 介
:
, ,
姚 为 民 ( 1 9 66 一 ) 副教 授 从 事 汽 车设 计 及 结 构 分 析研 究 工 作
。
E一m 山 : y a o
j . u l m@ w
e d
u .
,
, , ,
有 限 元 模 型 根 据 国标 中的有 关 规 定进 行 座 椅 总 成静 强 度 的仿真 分 析 并将 仿真分 析 结果 与试 验结 果 进
行 对 比 得 到 了在 工 程 上 可 行 的座 椅 骨 架总成 静 强度特性仿 真分 析有 限元 模 型
。
关键 词 汽车座 椅
:
静强 度特性
有 限元
M S. C
以 T RA N 八 A S T R
AN
1
绪论
座 椅是 汽 车中重 要 的安 全部 件之 一 在被 动 安全保 护 中起很 大 的作用 l[]
,
, ,
。
一 方 面 如 果 座椅 靠 背 强度
,
不 足 就 会 产生 靠 背断 裂及 坍 塌现 象 使乘 员 抛 向后 排 座 椅或车身 后部 造成 乘员 头部 和 颈部 损 伤 ; 前 排
每一 单元 中假 设 一 近 似插 值 函 数 以 表示 单元 中场 函数 的 分 布规 律 ; 进 而 利用 力学 中 的某 些 变分 原 理 去 建