輕客座椅固定點強度法規符合性分析

徐莉 李文鳳 劉豪

摘 要：針對公司輕客車型的某座椅固定點強度分析，創建了相關的數值模擬模型。按照國標GB141672013汽車安全帶安裝固定點、ISOFIX固定點及上固定點的要求，利用計算軟件LSDYNA對該排座椅進行了數值模擬，結果顯示滿足最新法規GB141462013，座椅固定點強度超前法規要求。

關鍵詞：輕客；座椅固定點；數值模擬；LSDYNA

中圖分類號： U463.82 文獻標識碼： A

1 緒論[1]

公司生產輕客車25年了，一直致力于領跑中國輕客的發展。中國國家標準化管理委員會，出版了新的座椅固定點強度有關的法規GB141672013。本文就是按照新標準GB141672013所規定的試驗加載條件，使用某前處理軟件創建了該輕型客車一排座椅固定點強度分析數值模擬模型，利用計算軟件LSDYNA進行仿真模型的計算。

2 輕客車型座椅固定點數值模擬模型

（1）劃分網格。

依據數模特點結合有限元理論，網格采用薄殼單元，網格盡量橫平豎直。橫梁采用8mm網格劃分，外板采用10mm網格劃分，支架采用5mm網格劃分。單元翹曲度、長寬比、雅克比等標準按照公司網格標準文件執行。

圖1 輕客座椅固定點數值模擬模型

該模型包括三個座椅固定點加載用剛性假人模型，白車身模型，不包括門系統和玻璃系統。

（2）單元類型設置[2]。

把畫好的網格導入OASYS軟件中。設置殼單元的SECTION，ELFORM值為2，即選擇BelytschkoTsay單元，該單元為面內單點積分，計算速度比較快，對于大變形問題是目前比較穩定有效的單元類型。SHRF值設為0.80；積分個數設置為3。厚度使用CATIA中各零部件的真實厚度（暫不考慮沖壓效應）。

（3）材料選擇。

本數值模擬是在準靜態下進行的，剛體材料選用MAT20號材料卡片，變形體采用MAT24號材料卡片，焊點材料選用MAT100號材料。由于是準靜態分析，MAT24號材料曲線一般只需一條準靜態材料拉伸曲線，無需包含材料不同應變率下的高速拉伸材料曲線。材料的密度，斷裂應變等失效參數也需要定義。

（4）接觸定義。

新版的LSDYNA接觸采用了雙面接觸，一般使用自動接觸即可。座椅和白車身使用面面接觸，其余零部件采用子接觸，焊點有自己單獨的接觸。

（5）靜態加載邊界條件。

在新標準下，所有座椅都必須使用于三點式安全帶，每個座椅的上人體模塊加載的力為13700N，每個座椅的下人體模塊加載的力為13700N，還需要在三個座椅上總計加載的水平力約10000N。

3 仿真結果分析

（1）地板Z向最大位移。

從數值模擬得到的最終變形圖可以看出，在加載結束后，座椅發生了一定角度的整體翻轉，但沒有超過法規對前傾角度的要求，滿足法規要求。從最后一步的數值模擬結果中，看到地板的Z向位移最大值為50.1mm，滿足公司對座椅固定點前傾角的設計目標（已經轉化為座椅Z向位移），表1：

（2）座椅固定點處最大應變。

從數值模擬看出，在加載結束后，座椅固定點周邊發生了一些變形，但變形區域零部件的最大應變值小于他們各自材料的規定值，不會產生拉裂、拉脫等風險，滿足標準GB141672013中對座椅固定點強度的要求。詳細的地板應變結果如表2所示：

4 結論

參照國標GB141672013對于座椅固定點強度要求的規定，建立了某輕客車型的座椅固定點強度分析有限元模型。仿真分析結果顯示，座椅前傾角符合法規要求，座椅固定點最大應力值小于材料的許用應變，滿足法規對座椅固定點不拉裂、不失效的要求。仿真結果說明，該輕客車型座椅固定點滿足最新的國家標準GB141672013的要求，這也同時也說明我們公司開發的產品具有超前意識，在法規公布的時候，在產車型都滿足最新法規要求，產品戰略超前，對消費者有更好的保護作用，是負責任的企業。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局. GB141672013汽車安全帶安裝固定點.

ISOFIX固定點系統及上拉帶固定點[J].人民交通出版社，2013.

[2]李文鳳，李素霞，徐志剛.輕型卡車后防護裝置的靜態加載數值分析[J].科技與企業，2014，265：419.

[3]趙海鷗.LSDYNA3D動力分析指南[M].北京：兵器工業出版社，2003.