肖鵬 李新

【摘 要】論文針對(duì)多種止裂結(jié)構(gòu)采用有限元法進(jìn)行仿真分析，評(píng)估各種形式的止裂帶對(duì)氣囊應(yīng)力的影響以及不同應(yīng)力擴(kuò)散方式的優(yōu)劣。

【Abstract】 In this paper， finite element method （FEM） is used to simulate and analyze many kinds of crack arrest structures. The effects of various types of crack arrest zones on the stress of airbag and the advantages and disadvantages of different stress diffusion modes are evaluated.

【關(guān)鍵詞】止裂帶;應(yīng)力集中;應(yīng)力擴(kuò)散

【Keywords】 anti-fissure zone; stress concentration; stress diffusion

【中圖分類(lèi)號(hào)】O35? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）06-0165-02

1 不同形式的止裂帶對(duì)氣囊應(yīng)力的影響分析

氣囊采用3500LV材料，在氣囊上膠接不同形式的止裂帶，針對(duì)經(jīng)常采用的長(zhǎng)條形止裂帶，建立不同材料、裁剪方向、厚度、寬度、長(zhǎng)度的止裂帶模型（10種不同止裂帶形式，1種無(wú)止裂帶形式）進(jìn)行有限元仿真分析。止裂帶分析模型參數(shù)見(jiàn)表1。

應(yīng)力分析結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)表2分析可知，在相同載荷作用下，止裂帶結(jié)構(gòu)會(huì)增加附近囊體的應(yīng)力水平，最大可使應(yīng)力增加1.5倍，即止裂帶結(jié)構(gòu)會(huì)使整個(gè)球體的強(qiáng)度降低。只有當(dāng)止裂帶材料的彈性模量遠(yuǎn)低于氣囊材料的彈性模量時(shí)，在不考慮加工引起褶皺的情況下，在相同載荷下，防撕裂結(jié)構(gòu)處的最大應(yīng)力與無(wú)止裂帶時(shí)的應(yīng)力相近。

2 各種形式的端頭應(yīng)力擴(kuò)散方式的對(duì)比分析

通過(guò)第2節(jié)的分析可知，止裂帶的兩端會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的應(yīng)力集中，為了減小應(yīng)力集中，要在止裂帶的端頭設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)襯布，進(jìn)行應(yīng)力擴(kuò)散。

根據(jù)止裂帶端頭加強(qiáng)襯布形狀不同分為圓形加強(qiáng)襯布、半圓形加強(qiáng)襯布、水滴形加強(qiáng)襯布。分別針對(duì)典型尺寸的加強(qiáng)襯布進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)與有限元分析。

常見(jiàn)的條形防撕裂端頭加強(qiáng)結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖1。

三種條形防撕裂端頭加強(qiáng)結(jié)構(gòu)有限元分析，在止裂帶一端施加1%的強(qiáng)制位移，有限元仿真結(jié)果如圖2所示。

從圖2的對(duì)比可以看出，各種端頭加強(qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)力的擴(kuò)散均有一定的效果，圓形加強(qiáng)使應(yīng)力從70.3MPa降低到59MPa，水滴形加強(qiáng)使應(yīng)力從70.3MPa降低到57.9MPa，半圓形加強(qiáng)使應(yīng)力從70.3MPa降低到56.5MPa，從應(yīng)力水平降低情況可以看出水滴形加強(qiáng)的應(yīng)力擴(kuò)散效果最好，不同加強(qiáng)結(jié)構(gòu)有限元分析對(duì)比見(jiàn)表3。

由于三種方案中加強(qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)力水平的降低處于同一水平，不存在較大的差別。

3 結(jié)論

通過(guò)以上分析，可以得到如下結(jié)論：

①為了防止柔性充氣結(jié)構(gòu)的大范圍開(kāi)裂布置止裂帶會(huì)帶來(lái)止裂帶端頭的應(yīng)力集中，止裂帶的材料的彈性模量越低導(dǎo)致的應(yīng)力集中程度越小，反之越大。

②止裂帶端部設(shè)計(jì)加強(qiáng)襯布進(jìn)行應(yīng)力擴(kuò)散是一種有效減小應(yīng)力集中的方式，圓形、半圓形、水滴形加強(qiáng)襯布的應(yīng)力擴(kuò)散效果相當(dāng)。