大型客車(chē)座椅固定裝置強(qiáng)度的有限元分析

大型客車(chē)座椅固定裝置經(jīng)常被損壞，從而造成嚴(yán)重的乘員受傷甚至死亡事故。為此，利用有限元和試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）方法，對(duì)固定裝置進(jìn)行強(qiáng)度分析，提高客車(chē)安全性。

客車(chē)座椅安全法規(guī)包括安全帶安裝固定軸、座椅結(jié)構(gòu)和座椅固定裝置強(qiáng)度。座椅固定裝置強(qiáng)度法規(guī)未完善，可使用ECE第80條法規(guī)作為依據(jù)。法規(guī)要求座椅承載靜態(tài)載荷，檢測(cè)座椅固定裝置有足夠強(qiáng)度且確保測(cè)試后無(wú)損壞。要求測(cè)試點(diǎn)1與水平面距離H1約為0.7～0.8m，測(cè)試點(diǎn)2與水平面距離H2約為0.45～0.55m，分別施加力F1和F2。

使用軟件Solid Works 2011建立座椅模型，結(jié)構(gòu)包括座椅后背、底面、座椅腿、側(cè)固定裝置和下固定裝置。進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，形成有限元模型。

座椅材料為矩形鋼管和薄板狀金屬材料。座椅固定裝置位于地板，其材料特性視為各向同性且具有線彈性。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）。整個(gè)過(guò)程利用Minitab軟件。Von-Mises應(yīng)力施加到座椅兩側(cè)固定裝置。使用兩側(cè)固定裝置中心點(diǎn)距離d和裝置外層金屬厚度t作為試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)。

接觸條件。基于座椅實(shí)際機(jī)械運(yùn)行機(jī)理，座椅其它部件的接觸方式分為滑行和理想焊接式。

限制條件。試驗(yàn)座椅的安裝地板固定不動(dòng)。H1和H2確定為0.8m和0.55m。試驗(yàn)力F1和F2確定為1250N和3640N。

從座椅固定裝置強(qiáng)度和形變兩方面進(jìn)行分析，研究不同幾何參數(shù)（d和t）的影響。①座椅固定裝置強(qiáng)度方面。兩側(cè)固定裝置中心點(diǎn)距離d和裝置外層金屬厚度t影響固定裝置的受力情況，尤其厚度t更為明顯，可信程度高達(dá)95%。可通過(guò)增加兩個(gè)幾何數(shù)值來(lái)減少兩側(cè)固定裝置受力程度。②形變方面。兩側(cè)固定裝置中心點(diǎn)距離d和裝置外層金屬厚度t對(duì)座椅后背形變沒(méi)有明顯影響，試驗(yàn)中座椅后背H1和H2兩點(diǎn)處平均最大形變分別為284.05mm 和104.63mm，處于法規(guī)允許范圍。

此研究成果有助于大型客車(chē)座椅固定裝置的設(shè)計(jì)，利于車(chē)輛安全的提升和成本的降低。

刊名：Advanced Materials Research（英）

刊期：2013年第658卷

作者：Somsak Siwadamrongpong et al

編譯：謝秀磊