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        DYNA在安全帶固定點強度仿真分析中的應(yīng)用

        2016-12-22 17:50:59閆麗
        科學(xué)與財富 2016年18期
        關(guān)鍵詞:仿真分析安全帶

        閆麗

        摘要:安全帶固定點強度是汽車被動安全的一個重要指標。在規(guī)定試驗載荷情況下,必須保證安全帶不得從安裝固定點處脫落,且固定點滿足位移要求。本文結(jié)合某車型,利用DYNA對安全帶固定點強度進行仿真分析,給出了可行的計算模型及改進方案。

        關(guān)鍵詞:安全帶;固定點強度;DYNA;仿真分析

        0 引言

        汽車安全性是汽車的一項很重要的使用性能,它事關(guān)汽車駕、乘人員的生命安危。汽車安全問題已成為當今最重要的研究領(lǐng)域之一,同時也是國家汽車質(zhì)量強制檢測法規(guī)的主要部分。安全帶是汽車被動安全的一個重要組成部分,其固定點必須具有足夠的強度。如何進行安全帶固定點強度設(shè)計是汽車安全性設(shè)計必須要面對的問題。

        隨著計算機技術(shù)和計算方法的發(fā)展,汽車碰撞過程的計算機仿真技術(shù)應(yīng)運而生且日益成熟,在汽車碰撞仿真分析領(lǐng)域出現(xiàn)了一批優(yōu)秀的分析軟件,DYNA軟件就是其中的佼佼者,尤其是在大變形、高度非線性仿真分析領(lǐng)域有著不可或缺的作用。

        本文以ECER14為基礎(chǔ),結(jié)合某車型,運用DYNA對安全帶固定點強度進行分析,并與試驗結(jié)果進行了相關(guān)性分析,最后對原結(jié)構(gòu)進行了改進,使固定點強度能夠滿足ECER14要求。

        1 法規(guī)要求簡介

        1.1 安全帶固定點強度試驗

        ECER14法規(guī)規(guī)定安全帶固定點需進行如圖1所示的試驗。

        試驗要求加載裝置:

        使用試驗加載裝置,加載13500N的力到胸部牽引裝置和腰部牽引裝置上(圖1中P所示方向)。以盡可能快的速度加載至規(guī)定值,并至少持續(xù)0.2S。

        1.2 試驗要求

        如果在規(guī)定的時間內(nèi),持續(xù)按規(guī)定的力加載,則允許固定點或周圍區(qū)域有永久變形,包括部分斷裂或產(chǎn)生裂紋。試驗期間,上有效固定點應(yīng)滿足(1)的要求,下有效固定點的最小間隔應(yīng)滿足(2)的要求。

        (1)上固定點滿足要求:

        安全帶上有效固定點應(yīng)在與汽車縱向中心面垂直且過R 點的鉛垂平面后方且應(yīng)在C點的水平面上方。

        C點位于R點鉛垂上方450mm處,若S大于280,則C和R之間的鉛垂距離應(yīng)為500mm。

        S為安全帶上有效固定點至平行于車輛縱向中心平面的基準平面P即座椅的中心平面的距離。

        (2)下固定點滿足要求:

        分別通過同一安全帶兩個下固定點的最小間隔不得小于350mm。對M1和N1類車輛的后排中央乘坐位置,若相對其他乘坐位置是不可移位的,則上述距離不可小于240mm。

        2 仿真加載模型建立

        2.1 加載模塊模型建立

        利用前處理軟件ANSA建立所需加載模塊模型。

        加載模塊有限元模型如圖2中左圖所示:

        2.2 安全帶單元建立

        此分析模型中需用三種安全帶單元,一維安全帶單元、二維安全帶單元及滑環(huán)單元。安全帶模型如圖2中右圖所示:

        一維安全帶單元用關(guān)鍵字ELEMENT_SEATBELT建立,分別用關(guān)鍵字SECTION_SEATBELT及MAT_SEATBELT建立一維安全帶單元屬性及材料。

        二維安全帶單元用關(guān)鍵字ELEMENT_SHELL建立,分別用關(guān)鍵字SECTION_SHELL及MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY建立二維安全帶單元屬性及材料。

        滑環(huán)單元用關(guān)鍵字ELEMENT_SEATBELT_SLIPRING建立。

        3 案例

        3.1 某車型后排座椅基本狀態(tài)

        后排座椅H點坐標:(2266,0,340);上有效固定點坐標:(2587,-146,840);S的長度為:150mm;C點位于R點上方450mm處;初始狀態(tài)上有效固定點位于R點上方500mm。

        由以上數(shù)據(jù)可得上有效固定點在試驗或仿真前后的X向位移都應(yīng)小于321mm,Z向位移都應(yīng)小于50mm。

        一般車輛下有效固定點在設(shè)計初期便滿足要求,此車型下固定點滿足法規(guī)要求,本文對此不做過多闡述。

        車型原狀態(tài)稱為初始模型,改進狀態(tài)稱為改進模型。

        3.2模型改進

        經(jīng)過多次改進仿真分析,最終根據(jù)仿真分析結(jié)果確定如下改進方案:

        增加備件如圖3:

        在充分考慮生產(chǎn)工藝及裝配條件下,增加零件A、B、C、D,零件A、C、D采用2mm厚B340LA材料,零件B采用45號鋼。

        改進模型仿真變形如圖4:

        其中X向位移193mm<321mm,Z向位移40mm<50mm,滿足法規(guī)要求。通過后期試驗驗證,此改進方法有效,仿真結(jié)果與試驗結(jié)果基本一致。

        4 結(jié)論

        此種安全點固定點強度分析方法可有效模擬安全帶固定點強度試驗,可為整車安全性能設(shè)計與開發(fā)提供有效數(shù)據(jù)支持,進而減少試驗費用,縮短開發(fā)周期。

        參考文獻:

        [1]ECER14.關(guān)于汽車安全帶安裝固定點認證的統(tǒng)一規(guī)定

        [2]LS-DYNAK970 EYWORD USERS MANUAL

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