汽車座椅安全帶固定點強度分析

摘要：汽車出現碰撞事故或者是翻滾的情況下，安全帶可以將乘車人員緊緊的約束在座椅之上，防止乘車人員身體飛出窗外或者與車內的物品產生二次碰撞，盡可能的降低乘車人員受到的傷害。在對汽車碰撞事故進行統計的過程中，發現乘車人員受到傷害的很大一部分原因是因為乘車人員與座椅、儀表等其他車內的物品進行產生了二次碰撞或者安全帶的牢固裝置失效導致的，所以在汽車生產的過程中必須加強對座椅安全帶固定點的重視。

關鍵詞：座椅；安全帶；強度

汽車座椅在制造的過程中不僅需要為乘客提供相應的舒適性，還需要在汽車發生碰撞時對乘客的生命起到一定的安全保護作用，在對汽車座椅安全帶固定點進行設計的時候，需要保證安全帶固定點的強度能夠滿足相應的法律規定。能夠滿足車輛《公告》實驗的強制性檢測指標，在汽車發生碰撞事故的時候，安全帶固定點的周邊區域產生撕裂或者斷裂的情況，都會造成駕駛人員或者乘客出現生命傷亡的情況。

GB 14167-2013《汽車安全帶固定點、ISOFIX固定點系統及上拉帶固定點》規定中要求，在規定的時間內承受實驗要求的載荷情況下，安全帶固定點的強度必須要保證安全帶不會出現脫落的情況，但允許固定點或者周圍區域有永久變形情況的出現，主要包括斷裂或者是產生裂紋的情況，這樣可以在汽車出現碰撞的過程中更好的保護乘員的生命安全。很多座椅企業在汽車座椅生產的過程中都提出了高于目前座椅法規的產品性能要求。

1安全帶固定點法規與試驗簡介

在GB 14167-2013規定中對于M1類型的汽車座椅安全帶進行設計的時候，對座椅安全帶的配置、設置的形式、固定點強度的實驗方式進行詳細的分析。（1）在汽車座椅安全帶設計的過程中，可以使用三點式的方式進行設計，同時還需要加強對安全帶固定點強度的測試，保證安全帶能夠正常的使用。（2）可以按照圖1的方式對安全帶進行試驗加載，沿著水平方向對車輛縱向中心的平面進行設計，并且保證其與水平面成向上的10°±5°的角度，在對汽車安全帶固定點進行強度試驗的過程中，需要施加（13500+200）N的載荷。

選擇一輛合適的汽車并切除車身前艙部分，這樣可以方便對汽車的安全帶進行實驗加載，然后通過前后懸架和前后門檻車身固定到地面上，前后門檻的固定位置需要滿足距離安全帶固定點錢放不得小于500mm，后方不得小于300mm。并且不對固定點和周圍的部件進行加固。在汽車座椅安裝設計的過程中，需要按照設計的要求將座椅固定到汽車車身上，按照國際的要求和螺栓的規定扭距標準，對汽車安全帶進行安裝。對汽車安全帶進行荷載檢驗，施加載荷時先進行10%的預加載，然后在4s之內將標準值增加到國際標準，并保持0.2s，對安全帶進行試驗的時候，允許安全帶固定點周圍區域出現塑性變形，主要包括斷裂或者產生裂紋，但是對于所有的安全帶固定點不得使其失效，此外在對汽車安全帶的固定點進行設置的時候，前向位移不得超過RC平面。

2汽車前排座椅有限元模型建立

在對汽車前排座椅進行有限元分析之前，需要使用三維軟件CATIA來完成汽車前排座椅、安全帶、假人模型上肢與臀部幾何建模，采用有限元分析的潤阿金建設模型，有限元零部件的主要尺寸大小應該控制在5mm，為了能夠有效的提升CAE分析的可靠性，在部分關鍵受力點網格尺寸應該盡量的減少，網格單元質量要求如表1所列。

3仿真結果分析

汽車座在安裝的過程中，卷收器安裝板、調角器下邊板和中間前支撐腿很容易出現變形。特別是卷收器安裝板和調節腳下邊板很容易出現穩定性不足的情況，其中最大的有效塑性應變值為0.560和10.375。該數值已經超過應對材料的失效了應變，這些結構已經發生斷裂的情況，不能夠滿足汽車座椅安全性能及其相關的強度要求。汽車骨架變形較為嚴重，主要是因為傳統中間兩點式安全帶的座椅在進行改進的過程中，中間座椅卷收器安裝板和前支撐腿的連接結構設計方式不準確，導致傳力路徑上的兩個部件之間的連接強不合理。這樣導致兩個部件之間連接處的強度損失較大，出現變形的情況，靠背失穩以致于上固定點前向位移超過RC平面。

4改進方案

在對汽車座椅安全帶固定點的強度進行分析的時候，可以使用加強件的方式提升固定點的強度，加強件只要能夠有效地覆蓋到高度調節器的安裝孔洞上就可以了，并且加強件的重量很輕，能夠保證汽車座椅生產的重量滿足相關的規定要求。同時加強件制造的材料非常廣泛，在進行改進的過程中，考慮到成本的問題，可以選擇沖壓件來進行設計，這樣可以有效的節省安全帶制造的成本，同時還能保證安全帶固定點的強度，加強件的厚度應該設置為1mm。對于改進后的安全帶固定點模型進行強度測試。改進之后的方案測試結果達到了預期的效果，汽車座椅也能夠承受相關的負荷，在對汽車安全帶上的固定點進行設計的時候，應該將計算應變成0.1 67，相關加強件的材料抗拉力應該控制在0.2。安全帶固定點在安裝的過程中，應該保證計算值小于材料允許的抗拉力應變量，這樣能夠有效地保證安全帶固定點的強度。