座椅骨架静强度分析方法

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汽车座椅骨架的CAE分析及轻量化设计

第2期机电技术汽车座椅骨架的CAE 分析及轻量化设计葛存啸黄键（福州大学机械工程自动化学院，福建福州350108）摘要：汽车座椅骨架是汽车座椅的重要组成部分，对其进行轻量化设计，对于节能和提高车辆的安全性和舒适性都十分重要。

文章对汽车座椅骨架进行了设计并绘制出主要部件的三维模型结构；运用Hypermesh 软件对骨架的CAD 模型进行了前处理，将经过前处理的模型导入Ansys Workbench ，并结合相关国家标准对设计的汽车座椅骨架进行了静强度分析、模态分析；使用不同的方法对不同零件进行轻量化设计，最终在保证座椅静强度以及模态频率需求的前提下使得座椅减重14.9%。

关键词：汽车座椅；CAE ；轻量化中图分类号：U463.83+6文献标识码：A文章编号：1672-4801（2020）02-103-04DOI:10.19508/ki.1672-4801.2020.02.029作者简介：葛存啸（1996—)，男，本科生，从事汽车CAD/CAE 、机械电子学习与研究。

汽车座椅作为整车约束系统的重要组件，能够提升驾驶员操作和驾驶的舒适性，同时可以确保驾驶员的安全。

我国汽车行业的快速发展使得人们对于汽车座椅的要求愈发严格，汽车座椅的设计制造已经涵盖了各种学科、各种领域[1]。

汽车座椅包括骨架、头枕和发泡材料等零部件，作为占汽车座椅总重一半以上且承担了绝大多数座椅功能的座椅骨架是整个汽车座椅系统中最核心的部件。

1汽车座椅骨架设计汽车座椅骨架尺寸参照现行国家标准GB11550—2009、GB15083—2006进行设计，汽车座椅靠背骨架的结构主要有管框结构、冲压钣金结构和管框钣金复合结构。

冲压钣金结构能够在保证强度的情况下，减少重量，降低成本。

管框结构骨架强度相比于冲压钣金结构低一些，且不易实现复杂功能；但由于其结构和制造工艺均比较简单，冲压模具投入少、成本低。

管框钣金复合结构与管框结构和冲压钣金结构相比较兼具强度高和成本低的特点，且能够在相对简单的制造工艺下实现比较复杂的功能，故本次设计采用管框钣金复合结构。

某轿车后排座椅骨架CAE分析及轻量化设计

某轿车后排座椅骨架CAE分析及轻量化设计随着现代科技的快速发展，汽车作为一个重要的交通工具，不断地在各个方面得到了升级和完善。

其中，座椅骨架作为一项关键的结构部件，其性能和质量直接关系到乘坐者的安全和舒适性。

本文将针对某轿车的后排座椅骨架进行CAE分析和轻量化设计。

首先，进行了有限元分析（FEA），对后排座椅骨架进行了模拟载荷和应力分析，发现主要受力部位为座椅横梁、底横杆和支撑柱。

经过计算和优化，设计出了一种新的轻量化骨架结构——采用高强度铝合金材料，配合特殊的构造，将骨架重量成功减少30%以上。

针对新的骨架结构，进行了数值模拟，发现其强度和刚度性能均达到了设计目标。

同时，在这种轻量化设计的结构下，座椅的舒适性和稳定性也得到了提升。

在性能方面，新的座椅骨架在刚度、耐久性和抗振性方面均有了明显的提升，同时，采用铝合金材料和特殊的结构，也有助于座椅整体重量的降低，使得车辆的油耗和环保性能更加优秀。

此外，新的座椅骨架还具有其他优点，例如加工成本低、易于维修和更换、可适应多种型号的轿车等等。

同时，为了平衡结构的轻量化和强度性能之间的关系，在设计过程中还采用了多项优化手段，例如推动点优化、材料选择和结构优化等，将座椅骨架的质量和强度性能进行了最优的组合。

综上所述，对某轿车的后排座椅骨架进行了CAE分析和轻量化设计。

新的结构采用高强度铝合金材料，经过数值模拟优化，将骨架重量减少了30%以上，同时其强度、舒适性和可靠性能均得到了提升。

通过优化设计和多种优化手段的应用，使得结构的轻量化和强度性能之间达到了最佳的平衡，为轿车的性能和质量带来了进一步的提升。

随着汽车市场的竞争加剧，轿车厂商越来越注重轿车的舒适性、安全性和环保性能，因此轻量化设计成为汽车设计的重要方向之一。

在这个背景下，轿车座椅骨架的轻量化设计也越来越受到关注。

在本篇文章中，我们将介绍座椅骨架的轻量化设计和其对轿车整体性能的影响。

座椅骨架是座椅的支撑结构，通常由金属材料制成。

汽车座椅头枕强度CAE分析及优化设计

第一作者：严莉，女，1980年生，工程师，现从事车辆有限元分析仿真工作。

3 计算结果分析
3.1 移动后移量的确定
相对R点产生向后373 Nm力矩的初始作用力作用在假背上
图3 移动后移量计算结果
图4 座椅骨架应力图5 座框弯管局部应力
图2 座椅有限元模型
4 优化设计
座椅弯管以及头枕弯管强度不够，有可能是其自身强度不. All Rights Reserved.
图6 座椅静力有限元模型
通过观察座椅骨架应力分布，发现在头枕弯管、座框大弯
管、靠背边板以及调角器上板处的应力较大，故将它们的厚度作
图8 优化后座椅骨架应力
5 结束语
图7 各变量对优化目标影响程度
从图7可以看出，头枕弯管（图中绿色线条）、座框大弯管。

应用Hypermesh软件进行汽车座椅强度及碰撞仿真分析

应用Hypermesh软件进行汽车座椅强度及碰撞仿真分析随着汽车工业现代化技术的发展，汽车广泛的进入人们生活中，而汽车座椅做为与人体直接接触的部件，其舒适性和安全性的重要程度是不言而喻的。

本文应用Hypermesh软件对汽车座椅静强度及碰撞及逆行有限元仿真分析，以供参考。

标签：汽车座椅；强度；碰撞；有限元仿真分析引言近年来，随着汽车保有量的增加，汽车道路交通事故呈逐年上升趋势。

在这些事故中，座椅作为减少损伤的安全部件对乘员起到了决定性的保护作用，使其成为汽车安全性研究中的重要部件。

采用有限元仿真技术，对座椅靠背进行静强度以及碰撞冲击强度分析，可减少开发过程中设计、试验、分析和评价循环的成本，缩短研究时间。

GB15083-2006标准中要求：当座椅处于制造厂所规定的正常使用位置时，构成行李舱的座椅靠背或头枕应具有足够的强度以保护乘员不因行李的前移而受到伤害。

试验的过程中及试验后，如果座椅及其锁止装置仍保持在原位置，则认为满足此要求。

一、汽车座椅有限元模型的建立（一）、搭建模型：用Hypermesh中的提取中面功能，抽取中面建立有限元模型，搭建被测汽车座椅骨架模型和地板模型，在不影响正常分析结果的前提下适当简化了运算模型，见图1。

图1 座椅强度分析的有限元模型其中座椅骨架采用壳单元进行网格划分，采用单元长度基准为10mm、最小单元长度不小于5mm、最大单元长度不大于13mm的规则来划分网格。

各钣金件之间的焊点和螺栓用刚性连接模拟。

建立的有限元模型共有节点个28640，壳单元23477个，体单元7718个，刚性连接694个。

利用ANSA软件LS-DYNA 模块对图1所示模型进行边界条件的加载及其属性（材料参数和厚度）定义，其中座椅骨架所用材料及厚度、直径见表1。

模型的加载过程按照标准GB15083-2006中的要求进行，发生碰撞前，行李箱模块以50km/h的初速度做减速运动，减速度为20g。

表1 座椅骨架材料（二）、边界条件的确定在进行座椅强度分析时，根据座椅与车身地板的连接形式和安装位置，在座椅骨架中锁柄连接处以及靠背与车身地面的铰接处施加约束。

座椅骨架静强度分析方法

座椅骨架静强度分析方法付大成;陈道炯;马超【期刊名称】《计算机仿真》【年(卷),期】2011(28)8【摘要】The static strength of seat frame structure is an important factor of safety and comfortable seats. The physical experiments are complex and uncertain, once the test is invalid, repeating the test will increase the substan-tial additional costs and development cycle. According to the requirements of country regulations and the load condi-tions of seat frame, based on FE technology, we build the physical model, use Hypermesh as a pre -treatment, and use Abaqus for analysis calculation and post - processing with Hyperview. The accuracy of FEA through mechanics a-nalysis is examined, and the static strength of seat frame model is tested according to the country regulations. Through the FE technology, in the design phase of the seat frame, the design structure can be quickly and efficiently verified to be better for the seat design.%汽车座椅骨架的结构静强度是影响座椅安全和舒适性的重要因素,必须进行静强度试验,但是物理试验存在复杂和不确定性,一旦出现试验失效,重复试验会增加大笔额外开支和研发周期.在分析座椅骨架载荷基础上,根据国家法规要求,通过有限元技术进行了座椅骨架静强度仿真.用Hypermesh对物理模型进行前处理,Abaqus软件进行有限元分析计算,Hperview进行计算结果的后处理,并按国家法规对座椅静强度要求对设计模型进行子检验.基于多种有限元软件,可以在座椅骨架设计阶段就能快速有效地对设计结构进行验证,以检验其合理性.【总页数】4页(P306-309)【作者】付大成;陈道炯;马超【作者单位】上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海理工大学机械工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TH128【相关文献】1.客车乘客座椅骨架静强度分析的有限元模型简化 [J], 叶彪2.地铁车辆座椅骨架结构强度分析及其优化 [J], 刘客;谭晓东;徐欣;侯彦凯3.汽车座椅安全带固定点强度分析及骨架轻量化设计 [J], 符大兴; 李登云; 刘华官; 莫先培; 韦晶晶4.一种镁合金座椅骨架的强度性能研究 [J], 陈甜斌5.汽车座椅骨架塑性极限分析方法 [J], 罗智恒;丁晓红;王海华;季学荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

轿车驾驶员座椅骨架强度的有限元仿真分析

轿车驾驶员座椅骨架强度的有限元仿真分析孙丹丹姚为民（吉林大学汽车工程学院）摘要：在座椅骨架的强度分析中应用运算机仿真方式能够有效地降低开发本钱、缩短开发周期。

本文要紧针对某轿车驾驶员座椅骨架的强度和头枕的后移量进行了仿真分析，在研究的进程中利用公司的有限元前、后处置软件和有限元分析软件进行建模、仿真分析和结果处置，并通过实验对仿真分析的结果进行了校验。

关键词：轿车座椅骨架有限元分析1.结构的几何模型该轿车驾驶员座椅骨架的几何模型是对其座椅骨架的零部件进行分析、测量、简化后，在提供的几何建模模块中构建完成的。

第一考虑简化座椅骨架中对强度阻碍很小的部份，这部份结构的特点是形状较为复杂，构建几何模型时可能会有必然的困难，但在整个座椅系统中又是不可缺少的，如盆形底座中的孔结构,在整个座垫骨架总成中要紧起到减轻结构重量的作用，对座椅骨架的强度大体没有阻碍，因此，在进行强度分析时能够临时不考虑；还有一些零部件的设计只是知足结构上的需要，对强度的阻碍也很小，咱们以为这部份结构能够进行适当的简化，如靠背侧梁上的一些翻边和圆孔，要紧辅助靠背的横、竖钢丝和弹簧与侧梁的连接，对结构强度的阻碍也很小，因此该部份结构在作强度分析时也能够作适当的简化；另外，靠背骨架总成中的横、竖钢丝和弹簧元件对座椅的强度阻碍不大，能够将该部份结构在建模时忽略。

第二，座椅骨架中一些小的过渡圆角结构，若是在构建几何模型时将其考虑到模型中，那么在成立有限元模型时就可能产生一些质量较差的单元，因此能够在构建几何模型时不考虑这部份结构，而是在成立有限元模型时进行补充，如此处置一方面能够减轻几何建模的工作量，同时也能够减少在划分有限单元时由于孔洞结构带来的质量较差的单元，这对提高计算精度也很成心义。

2.结构的有限元模型中的有限元模块，为用户提供了丰硕的单元库，对不同的结构如杆、梁、板、实体进行有限元概念十分方便。

本文研究的座椅骨架主若是由诸多薄板件和长管结构件焊接而成的，在利用进程中常常会受到弯曲力和剪切力的作用，因此在进行有限元模型概念时要紧采纳SHELL板单元和BEAM梁单元。

汽车座椅骨架强度分析及结构优化

Internal Combustion Engine &Parts0引言中国汽车工业发展迅速，产销量不断增加。

中国汽车工业协会报告指出，2017年全球汽车销售总量突破9000万辆，中国占了总销量的四分之一[1]。

座椅作为汽车的重要零配件，为司乘人员提供便于操作、舒适安全的驾驶和乘坐位置。

对部分轿车来说，座椅比变速箱、底盘和车身都要昂贵[2-4]。

汽车座椅的设计与整车的设计密切相关[5]。

座椅的强度主要由骨架提供，从安全角度考虑，骨架必须具有足够的强度，但若强度过高，会造成不必要的成本浪费[6]。

在现代座椅骨架设计中，传统的材料力学计算方法和现代CAE 分析方法，均能较精确的计算出座椅的实际强度，从而使座椅设计更合理和经济[7]。

本文对某型汽车单边角调式驾驶员座椅骨架进行设计，用有限元方法分析座椅骨架及零部件受力和运动情况，根据分析结果对骨架设计和零部件布局进行优化，以满足国家标准强度要求并具较好经济性。

1座椅骨架设计1.1靠背骨架设计靠背骨架的作用是将乘客的身体约束在固定位置，在汽车转弯时通过靠背两侧限制乘客左右晃动，碰撞时保护住乘客上身。

作为座椅总成的一个关键零件，性能直接影响座椅总成强度、刚度、稳定性。

常用的有管框式、管钣复合式、全钣金式骨架，本设计中座椅对强度没有特殊要求，选用易制度、成本低的管框式靠背骨架。

骨架选用材料见表1。

在CATIA 环境下建立三维实体模型，对靠背钢管进行简单工况下的CAE 分析。

分析后得到应力图1和位移图2，图中偏红色区域代表应力较大或位移较大。

靠背钢管最大位移在上端，为14.753mm 。

靠背骨架上端整体位移较大，且下端应力较大受力状态不理想。

故将______________________________基金项目:湖南省自然科学基金（2018JJ4059）。

作者简介:曾华（1995-），男，湖南常德人，硕士研究生，主要研究方向为机械产品力学性能的数值分析方法；刘静（1995-），女，江苏南通人，硕士研究生，主要研究方向为机械产品力学性能的数值分析方法。

汽车座椅强度影响因素及质量控制对策

技术与检测Һ㊀汽车座椅强度影响因素及质量控制对策张㊀敏摘㊀要：安全带作为汽车座椅的重要组成部分，能有效减少车辆碰撞等交通事故中人体惯性造成的伤害㊂如果安全带固定点的强度不能满足规定要求，交通事故中安全带脱落㊁安全带扣撕裂的现象会造成人员伤亡㊂关键词：汽车座椅；安全固点；安全带一㊁引言在２０１２年１０月１０日国务院第２１９次常务会议通过了‘缺陷汽车产品召回管理条例“，２０１３年１月１日起施行㊂将部门规章上升为行政法规，进一步加强和完善了我国缺陷汽车产品召回管理，保证了汽车产品的使用安全㊂条例规定，批量汽车产品的缺陷是汽车产品召回的法律原因㊂所谓缺陷，是指同一批次㊁同一型号㊁同一类别的汽车产品，由于设计㊁制造㊁标识等原因，普遍存在不符合国家标准和行业标准，保护人身㊁财产安全的情况，或者其他危及人身㊁财产安全的危险㊂汽车生产企业对其汽车产品的质量负有责任，因此汽车生产企业和零部件生产企业在产品设计和制造过程中应严格控制产品质量，以满足国家法律法规的要求㊂二㊁汽车座椅静强度仿真分析（一）座椅总成静强度仿真分析１．座椅总成在承受载荷后左右对称点处应力分布基本相同，应力较大的部位主要集中在调角器与靠背连接部位及调角器与座盆侧板连接部位，最大应力出现在调角器与靠背连接部位，最大值为２２０ＭＰａ；由于靠背所采用的是Ｓｔ１２钢板，仿真分析的最大应力值没有超过材料２７５ＭＰａ的屈服极限，其余部位的应力均处于２００ＭＰａ以下㊂２．座椅在承受通过质心水平向前的２０倍重力的载荷时，最大位移处在靠背连接头枕的横管处，最大位移量为４ｍｍ㊂３．该座椅总成在静态工况下情况较好，没有出现部件破坏或座椅与车体分离的情况，符合国家标准的要求，最大应力处属于局部应力集中，对座椅安全性影响不大㊂（二）座椅靠背静强度仿真分析１．当座椅靠背承受上述载荷时，较大的应力主要集中在角度调节器与座椅靠背的连接部位㊁座椅靠背的侧架以及角度调节器与座盆侧板的连接部位㊂最大应力出现在角度调节器与座椅靠背的连接部位，最大值为２１４．２ＭＰａ㊂由于座椅靠背由ＳＴ１２钢板制成，其屈服极限为２７５ＭＰａ，最大应力不超过材料的屈服极限㊂２．在连接靠背和头枕的横管处，座椅的最大位移为１１．１ｍＭ㊂当施加５３０Ｎｍ的扭矩载荷时，该车座椅靠背的性能能够满足法规的要求，并且有很大的裕度㊂（三）座椅头枕静强度仿真分析第１个载荷步为对座椅靠背施加向后翻的５３０Ｎｍ的力矩，座椅上框中部与Ｒ点的垂直距离为５０７．５ｍｍ，因此对上框施加１０４４Ｎ的力㊂第２个载荷步为对头枕平行于躯干基准线向下６５ｍｍ处施加３７３Ｎｍ的力矩，加载点距Ｒ点处距离为７５７ｍｍ，因此对头枕施加４９２．５Ｎ的力，分步测二者的位移量㊂第３个载荷步的加载点与第２个相同，并将载荷增加至８９０Ｎ，检查头枕㊁座椅及骨架等有无破损或脱落㊂（１）当对座椅靠背施加向后翻的５３０Ｎｍ力矩时，座椅头枕的位移量为１０．３３ｍｍ；在头枕上所规定的位置施加３７３Ｎｍ的力矩后，头枕同一点的位移量为４１．４６ｍｍ，则头枕的后移量为３１．１３ｍｍ；均小于法规规定的１０２ｍｍ，故该汽车座椅头枕后移量满足要求㊂（２）应力较大部位主要集中在调角器与座盆侧板，应力的最大值出现在调角器与座盆侧板连接部位，大小为３６１．４ＭＰａ㊂在此工况下，最大应力超过侧板所用ＳＴ１２材料屈服极限的２７５ＭＰａ，但不超过材料强度极限的４１０ＭＰａ㊂座椅骨架结构各部位的最大应力未达到应力极限，即在此工况下座椅不发生断裂，满足‘座椅头枕静强度规定“的要求，但当改变材料使座椅总成产生最大应力时，保证了材料的塑性变形，有利于提高座椅的安全性㊂三㊁座椅头枕强度和位移试验（一）试验设备座椅头枕试验装置的要求如下：（１）前后㊁左右㊁上下三个工作位置的位移采用电动调节；（２）三个工作位置可实现同步加载；（３）头枕和靠背的加载采用伺服电机和电动缸；（４）靠背自重和加载控制精度可自动补偿；（５）头枕位移㊁载荷㊁靠背角度和扭矩的可靠测试；（６）数据报表的存储㊁查询㊁调用和打印㊂（二）试验方法座椅头枕的静强度和位移试验应在专用试验台上进行㊂试验前，应进行座椅头枕的准备工作，包括：（１）确定头枕的基准点；（２）确定头枕的高度；（３）确定头枕的宽度㊂当试验中使用的假人头部作用于头枕时，头枕与座椅之间的固定方式应确保不存在可能导致靠背和座椅固定处受伤的刚性突出物㊂四㊁结语针对某乘用车座椅结构强度问题，依据ＧＢ１４１６７－２０１３法规和ＧＢ１５０８３－２００６法规进行了座椅安全带固定点强度和头枕强度的仿真分析与试验，结果表明，阀座的整体应力分布比较均匀，最大应力位置属于局部应力集中，最大变形位置不超过材料的断裂伸长率，阀座的位移不超过规范规定的１０２ｍｍ，因此安全可靠座椅不会受到影响㊂实验结果与仿真结果的误差率仅为６．４８％，验证了仿真模型的准确性和可靠性㊂仿真结果具有较高的参考价值㊂参考文献：［１］谢友志．汽车安全座椅改进设计［Ｊ］．湖北汽车工业学院学报，２０１９，２３（２）：７８－８０．［２］王宏雁，张丹．汽车座椅有限元建模与计算［Ｊ］．同济大学学报：自然科学版，２０１９，３２（７）：９４７－９５１．［３］姚为民．汽车座椅结构安全性与空气悬挂式座椅减振性能研究［Ｄ］．长春：吉林大学车辆工程学院，２０１８．［４］王胜玉．自由曲面重构关键技术的研究［Ｄ］．兰州：兰州理工大学机电工程学院，２０１９．作者简介：张敏，长城汽车股份有限公司河北省汽车工程技术研究中心㊂９６１。

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ｎｌｓｓｉｅａｎｄａｄｔｅｓａｉｔｅｇｈｏｅｔｆａｄｌｉｅｔｄａｃｒｉｇｔｅｃｕｔｅｌｔｎ．ａｙｉｓｘｍｉｅ，ｎｈｔｔｓｒｎｆｓａｒｍｅｍｏｅｓｔｓｅｃｏｄｎｏｔｏｎｒｒｇａｉｓｃｔｈｙｕｏ
荷的分配很少。汽车座椅的静强度是指座椅承受静态载荷的能力，是影响座椅安全和舒适性的重要因素之一，椅静座
展，座椅设计进入了一个新的时期。有限元方法能够帮助对
座椅的安全性进行仿真分析，指导座椅的设计。既可以减小试验的不确定性，可以在设计阶段，又就能检验出座椅的结
ｔｄｉｏａｏｔａｄｄｖｌｐｎｙｌ．Ａｃｏｄｎｈｅｕｒｍｅｔｏｏｎｒｅｕａｉｎｎｈｏｄｃｎｉｉａｄｔｎｃｓｓｎｅｅｏｍｅｔｃｅｌａｉｌｃｃｒｉｇｔｔｅｒｑｉｅｎｓｆｃｕｔｙｒｇｌｔｓａｄｔｅｌａｏｄ — ｏｏｔｎｆｓａｒｍｅ，ｂｓｄｏＥｔｃｎｌｇ，ｗｕｌｅｐｙｉａｄｌｓｐｒｓｓａｐｅ—ｔａｍｅｔａｄｉｓｏｅｔｆｏａａｅｎＦｅｈｏｏｙｅｂｉｔｈｓｃｍｏｅ，ｕｅＨｙｅｍｅｈａｒｄｈｌｒｔｎ，ｎｅｕｅＡｂｑｓｆｒａａｙｉａｃｌｔｎａｄｐｓ —ｐｏｅｓｎｔｐｒｉｗ．ＴｅａｃｒｃｆＦｈｏｇｃａｉｓａｓａｕｎｓｓｃｕａｉｎｏｔｒｃｓｉｇｗｉＨｙｅｖｅｏｌｌｏｈｈｃｕａｙｏＥＡｔｒｕｈｍｅｈｎｃ —
具。ＡＡＵ是国际上最先进的大型通用有限元计算分析ＢＱＳ
性力学（Ｋ它几何、
材料、接触）析功能具有世界领先水平，分可以模拟广泛的材
座椅质心受力时座椅骨架的受力情况，座椅靠背的角度、高
第８第８２卷期
文章编号：０６—９４（０１０００１０３８２１）８— ３６—０４
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座椅骨架静强度分析方法
付大成，陈道炯，马超
（上海理工大学机械工程学院，上海２０９）００３
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试验，会增加额外开支和研发周期。而结构设计的不合理，也只有在试验阶段才能发现，这使得座椅的开发过程很长，
成本很高。随着有限元理论的成熟和电子计算机技术的发
满足严格的动静强度要求。座椅在承受外部载荷时，主要受力部件是骨架，而骨架表面的蒙皮及软垫等覆盖物对外部载
ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｓａｒｍｅ；Ｆｅｈｏｏ；ＳａｉｓｒｎｈｅｔｆａＥｔｃｎｌｇｙｔｔｔｅｇｃｔ
座椅安全性和可靠性的研究方法主要有两个方面：验试
１引言
汽车座椅是汽车的基本装置，为与驾驶员直接接触的作部件，在舒适性与安全性上起着重要的作用。汽车座椅是保
析结果如表１所示。
座椅骨架的基本结构可以分为椅背和座垫两部分，以现某型钣金结构椅背来说明其构造，图２所示为座椅骨架的如基本构造几何模型，椅背与座垫通过调角器连接，背为钢椅管与钣金冲压件焊接而成。座垫四个支撑脚与滑轨通过铰链连接，座垫主要是四杆机构组合而成。模型中省略了座垫上对座椅强度影响不大的的弹簧机构和一些细小零件，以便
（ｏｅｅｆｃａｉｌｎｉｅｒｇＵｉｅｉｆｈｎｈｒｃｎｅａｄＴｃｎｌｙＳａｇａ２０９，ＣｉａＣｌｇｈｎｃｇｅｎ，ｎｒｔｏａｇｍｆｉｃｎｅｈｏｇ，ｈｎｈｉ００３ｈｎ）ｌｏＭｅａＥｎｉｖｓｙＳｏＳｅｏ
杆Ｃ、Ｆ与座椅下滑轨和座垫为铰接，ｙＥ、沿轴方向可自由转
３座椅骨架静态工况分析
３１座椅骨架基本结构．
动；由于座垫左侧板有高度调节机构，对左后支撑杆Ｄ起到限位作用，所以杆Ｄ与座垫部分不是铰接，有Ｙ轴转动自没由度。因此求出各连接点与约束点的受力情况后即可对各零部件进行校核设计。通过对简化模型的分析，可得座椅骨架各支撑脚１２３４的受力情况如式（）一（）示，、、、１４所具体分
ｐｙｉａｘｅｍｅｔｒｏｌｘａｄｕｃｒｉｈｓｌｅｐｒｎｓａｅｃｍｐｅｎｎｅｔｎ，ｏｃｈｅｔｓｉｖｌｒｐａｉｇｔｅｔｓｗｌｉｃｅｓｅｓｂｔｎｃｉａｎｅｔｅｔｓｎａｉｉｄ，ｅｅｔｈｔｉｒａｅｔｕｓａ — ｎｅｌｎｈ
收稿日：１０ — １修回日期：１一７— １期２０— ５３０２０Ｏ２０
．．．— —
套工程软件环境，主要包括前后处理有关的Ｈｐｒｓ、ｙｙｅＭｅｈＨ —
３６．— ０－－ —
ｐｒｉｗ、ｙｅｒｐ，ｙｅＭｅｈ作为其中的一个模块，ｅＶｅＨｐｒａｈ等ＨｐｒｓＧ是个高性能的前处理器，具有企业界主要的ＣＤ数据格式接Ａ口，ＩＥ、ｔ如ＧＳＳｐ等，能与ＵＣＴＡ等ＣＤ软件实现直ｅ还Ｇ、ＡＩＡ接数据的转换，可以减少因为数据转换而造成的数据损失。ＨｐｒｓｙｅＭｅｈ包含一系列工具，够很方便地整理和改进输入能的模型，提供了合理的划分网格与单元质量跟踪检查的工
模拟研究和计算机仿真分析。在以往的座椅开发过程中，座椅的静强度检验主要通过物理试验模拟。然而由于物理试验的复杂性和不确定性，一旦出现试验失效，需要重新进行
证成员乘坐舒适，减轻疲劳的必要条件，也是汽车安全部件
之一，在发生事故时，座椅可以起到保护乘员、免或减少伤避亡的作用Ｊ。作为汽车重要的结构安全部件，汽车座椅必须
构强度特性，问题及时修改设计。发现
强度主要是研究座椅的骨架结构静强度，即座椅骨架在各种受力情况下不失效的能力。
２有限元工程分析方法
有限元法工程分析的主要流程有三个阶段，前处理、分
析计算和后处理。Ｈｐｒｒ是美国Ａｔｒ司开发的成ｙｅｋＷｏｓｌｉ公ａ
ＡＢＳＲＡＣＴ：ＴｅｓａｉｔｎｔｆｓａｒｍｅｓｒｃｕｅｉａｍｐｒａｔａｔｒｏａｅｙａｄｃｍｆｒｂｅｓａｓＴｅＴｈｔｔｓｅｇｈｏｅｔａｔｕｔｒｓｎｉｏｔｎｃｏｆｓｆｔｎｏｏａｌｅｔ．ｈｃｒｆｆｔ
３２座椅骨架静态工况．
按照国家标准，针对座椅结构的静强度要求提出了两个座椅设计阶段的静力学设计工况，图３所示。工况１主要如模拟头枕椅背受力时座椅骨架的受力情况，椅靠背的角座度、高度调节到设计标准位置，在椅背头枕安装部位加载沿椅背平面法向２０Ｎ的力，５０设计目标为保证椅背变形量不超过一定值，且没有明显零部件损坏。工况２主要模拟座垫和
关键词：座椅骨架；有限元技术；静强度中图分类号：Ｈ１８Ｔ２文献标识码：Ａ
ＡｎｌｓｓＭｅｈｄｏｅｔＦｒｍｅＳａｉｔｅｇｈａｙｉｔｏｆＳａａｔｔＳｒｎｔｃ
Ｆａｈｎ，ＨＮＤｏｌｇＵＤ —ｃｅｇＣＥａ —ｊｎ，ＭＡＣａｏｈｏ
（）况１ａ工
工况２ａ
图３座椅骨架的静强度工况
座椅动静态试验（参考国家标准和厂家标准和试验要求）
３３座椅骨架的简化静力学分析．
图４为座椅骨架力学分析的简化模型。实验工况下调
图１座椅骨架开发流程
角器是固定的，可将椅背座垫看成一个整体，垫四脚连接座
度也调节到设计标准位置，在座垫平面中心加载与座垫平面成４。５０Ｎ的力，５角００设计目标与工况１同。相