徐莉 李文鳳 劉豪

摘 要：針對(duì)公司輕客車(chē)型的某座椅固定點(diǎn)強(qiáng)度分析，創(chuàng)建了相關(guān)的數(shù)值模擬模型。按照國(guó)標(biāo)GB141672013汽車(chē)安全帶安裝固定點(diǎn)、ISOFIX固定點(diǎn)及上固定點(diǎn)的要求，利用計(jì)算軟件LSDYNA對(duì)該排座椅進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果顯示滿足最新法規(guī)GB141462013，座椅固定點(diǎn)強(qiáng)度超前法規(guī)要求。

關(guān)鍵詞：輕客；座椅固定點(diǎn)；數(shù)值模擬；LSDYNA

中圖分類(lèi)號(hào)： U463.82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1 緒論[1]

公司生產(chǎn)輕客車(chē)25年了，一直致力于領(lǐng)跑中國(guó)輕客的發(fā)展。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，出版了新的座椅固定點(diǎn)強(qiáng)度有關(guān)的法規(guī)GB141672013。本文就是按照新標(biāo)準(zhǔn)GB141672013所規(guī)定的試驗(yàn)加載條件，使用某前處理軟件創(chuàng)建了該輕型客車(chē)一排座椅固定點(diǎn)強(qiáng)度分析數(shù)值模擬模型，利用計(jì)算軟件LSDYNA進(jìn)行仿真模型的計(jì)算。

2 輕客車(chē)型座椅固定點(diǎn)數(shù)值模擬模型

（1）劃分網(wǎng)格。

依據(jù)數(shù)模特點(diǎn)結(jié)合有限元理論，網(wǎng)格采用薄殼單元，網(wǎng)格盡量橫平豎直。橫梁采用8mm網(wǎng)格劃分，外板采用10mm網(wǎng)格劃分，支架采用5mm網(wǎng)格劃分。單元翹曲度、長(zhǎng)寬比、雅克比等標(biāo)準(zhǔn)按照公司網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)文件執(zhí)行。

圖1 輕客座椅固定點(diǎn)數(shù)值模擬模型

該模型包括三個(gè)座椅固定點(diǎn)加載用剛性假人模型，白車(chē)身模型，不包括門(mén)系統(tǒng)和玻璃系統(tǒng)。

（2）單元類(lèi)型設(shè)置[2]。

把畫(huà)好的網(wǎng)格導(dǎo)入OASYS軟件中。設(shè)置殼單元的SECTION，ELFORM值為2，即選擇BelytschkoTsay單元，該單元為面內(nèi)單點(diǎn)積分，計(jì)算速度比較快，對(duì)于大變形問(wèn)題是目前比較穩(wěn)定有效的單元類(lèi)型。SHRF值設(shè)為0.80；積分個(gè)數(shù)設(shè)置為3。厚度使用CATIA中各零部件的真實(shí)厚度（暫不考慮沖壓效應(yīng)）。

（3）材料選擇。

本數(shù)值模擬是在準(zhǔn)靜態(tài)下進(jìn)行的，剛體材料選用MAT20號(hào)材料卡片，變形體采用MAT24號(hào)材料卡片，焊點(diǎn)材料選用MAT100號(hào)材料。由于是準(zhǔn)靜態(tài)分析，MAT24號(hào)材料曲線一般只需一條準(zhǔn)靜態(tài)材料拉伸曲線，無(wú)需包含材料不同應(yīng)變率下的高速拉伸材料曲線。材料的密度，斷裂應(yīng)變等失效參數(shù)也需要定義。

（4）接觸定義。

新版的LSDYNA接觸采用了雙面接觸，一般使用自動(dòng)接觸即可。座椅和白車(chē)身使用面面接觸，其余零部件采用子接觸，焊點(diǎn)有自己?jiǎn)为?dú)的接觸。

（5）靜態(tài)加載邊界條件。

在新標(biāo)準(zhǔn)下，所有座椅都必須使用于三點(diǎn)式安全帶，每個(gè)座椅的上人體模塊加載的力為13700N，每個(gè)座椅的下人體模塊加載的力為13700N，還需要在三個(gè)座椅上總計(jì)加載的水平力約10000N。

3 仿真結(jié)果分析

（1）地板Z向最大位移。

從數(shù)值模擬得到的最終變形圖可以看出，在加載結(jié)束后，座椅發(fā)生了一定角度的整體翻轉(zhuǎn)，但沒(méi)有超過(guò)法規(guī)對(duì)前傾角度的要求，滿足法規(guī)要求。從最后一步的數(shù)值模擬結(jié)果中，看到地板的Z向位移最大值為50.1mm，滿足公司對(duì)座椅固定點(diǎn)前傾角的設(shè)計(jì)目標(biāo)（已經(jīng)轉(zhuǎn)化為座椅Z向位移），表1：

（2）座椅固定點(diǎn)處最大應(yīng)變。

從數(shù)值模擬看出，在加載結(jié)束后，座椅固定點(diǎn)周邊發(fā)生了一些變形，但變形區(qū)域零部件的最大應(yīng)變值小于他們各自材料的規(guī)定值，不會(huì)產(chǎn)生拉裂、拉脫等風(fēng)險(xiǎn)，滿足標(biāo)準(zhǔn)GB141672013中對(duì)座椅固定點(diǎn)強(qiáng)度的要求。詳細(xì)的地板應(yīng)變結(jié)果如表2所示：

4 結(jié)論

參照國(guó)標(biāo)GB141672013對(duì)于座椅固定點(diǎn)強(qiáng)度要求的規(guī)定，建立了某輕客車(chē)型的座椅固定點(diǎn)強(qiáng)度分析有限元模型。仿真分析結(jié)果顯示，座椅前傾角符合法規(guī)要求，座椅固定點(diǎn)最大應(yīng)力值小于材料的許用應(yīng)變，滿足法規(guī)對(duì)座椅固定點(diǎn)不拉裂、不失效的要求。仿真結(jié)果說(shuō)明，該輕客車(chē)型座椅固定點(diǎn)滿足最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB141672013的要求，這也同時(shí)也說(shuō)明我們公司開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品具有超前意識(shí)，在法規(guī)公布的時(shí)候，在產(chǎn)車(chē)型都滿足最新法規(guī)要求，產(chǎn)品戰(zhàn)略超前，對(duì)消費(fèi)者有更好的保護(hù)作用，是負(fù)責(zé)任的企業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB141672013汽車(chē)安全帶安裝固定點(diǎn).

ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)及上拉帶固定點(diǎn)[J].人民交通出版社，2013.

[2]李文鳳，李素霞，徐志剛.輕型卡車(chē)后防護(hù)裝置的靜態(tài)加載數(shù)值分析[J].科技與企業(yè)，2014，265：419.

[3]趙海鷗.LSDYNA3D動(dòng)力分析指南[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2003.