EPP材料在汽車座椅中的應用

張微娜　朱文祥

摘 要：EPP材料由于很好的抗壓性能，可以用于提高座椅坐墊的抗壓性能，本論文以GB_14167-2013中的ISOFIX固定點強度為例，將EPP材料應用于汽車座椅中。通過HPERMESH前處理，建立了ISOFIX固定點強度的模型，運用LS_DYNA求解器計算求解；表明在不影響舒適性的同時， EPP材料的引入提高了整個坐墊的抗壓性能。

關鍵詞：EPP材料；座椅坐墊；抗壓

中圖分類號： U462 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）25-246-2

0 引言

座椅作為汽車中承載、定位的結構，同時起到對乘客的安全和約束作用；而坐墊在座椅中，直接與人體接觸，其材質和硬度直接影響乘客的舒適性。以往的坐墊均使用發泡制造的泡棉，能夠提供舒適性，但是由于較軟，容易變形，造成乘員的下陷，進而從安全帶中脫出，威脅生命安全。EPP材料抗壓性能優于發泡的泡棉材料，可以改善坐墊抗壓性能，與座盆共同防止乘員下潛。

1 模型的建立

1.1 法規簡介

以GB14167-2013標準為依據，用圖1所示的SFAD裝置進行加載，對于ISOFIX固定系統和ISOFIX頂部拴繩固定裝置的方法具體如下：在SFAD和頂部拴繩固定裝置之間施加500N±5N的張力預載。在施加8kN±0.25kN力的過程中（斜向施加5kN±0.25kN力），SFAD上X點水平方向的偏移（預載后）應限制在125毫米以內，且如果在指定的時間內保持所要求的力，那么在所有ISOFIX低位固定裝置或周圍區域包括局部裂開或破裂等永久性變形不得造成故障。

在這項測試中，需向承受對應物理影響的座位或座位組件的相關部件從橫向和縱向施加大小等于20倍重力的慣性力。應要求，20倍的重力可以施加在ISOFIX的X點上，為最不利情況。如果座椅上固定點與座椅一體，則試驗應帶ISOFIX上拉帶。

1.2 模型建立

首先使用hypermesh軟件進行前處理，建立坐墊的網格模型，分別賦予普通泡棉材料和含有EPP的泡棉材料。其中含有EPP材料的坐墊泡棉，普通材料泡棉跟EPP材料塊體之間通過建立接觸發生相互作用。

根據法規GB15083中的試驗方法，使用SFAD靜態加載裝置進行加載，此處建立ISOFIX前向拉伸的模型，在地板、鎖鉤都一致的情況，分別使用普通泡棉和含有EPP的泡棉進行分析，如圖2所示：

如圖2所示，將SFAD靜態加載裝置放置于坐墊上，并用兒童座椅鎖鉤將其固定。左圖為普通材料的泡棉；右圖為含有EPP材料的坐墊泡棉，為不影響乘坐的舒適性，與人體接觸的泡棉均使用普通泡棉，而EPP材料在普通泡棉之下，增加坐墊的抗壓。

2 加載計算

如圖4所示，加載方向位于縱向平面內，與水平方向成10°角的直線上，載荷大小依據法規F=8000N+20G（其中G=mg，m為座椅的重量）。

3 結果分析

由圖5可知，對于ISOFIX前向拉伸工況，普通泡棉的位移值為72.55mm，加EPP泡棉之后的位移值為32.53mm，前向位移由72.55減小至32.53，減小了55%，泡棉坐墊的抗壓性能得到了顯著的改善。

圖6表明，普通泡棉的變形較大；含有EPP材料的坐墊，其變形主要發生在材料為普通泡棉的與人體接觸的部分，材料為EPP的支撐部分，沒有明顯變形，大大減小了整個坐墊的變形，提高了坐墊的抗壓性能。

4 結論

通過仿真分析表明，EPP材料的引入可以很大程度地改善泡棉的抗壓性能，其表面覆蓋一層普通泡棉，在不影響舒適性的同時，可以用于與座盆一起有效地防止乘員下潛，減小下潛給乘員帶來的生命威脅。

參 考 文 獻

[1] 劉曉平.TPO/EPP復合片材原料開發探討[J].國外塑料，2014.

[2] 劉自俠.汽車座椅的力學模型設計[J].零配件技術，2001.

[3] 黃小枚，王長江.GB14167-2013，汽車安全帶安裝固定點、ISOFIX固定點系統及上拉帶固定點[S].北京：中國標準出版社，2013.