一、法規(guī)導(dǎo)讀

座椅系統(tǒng)是汽車(chē)上保護(hù)車(chē)內(nèi)乘員安全的關(guān)鍵部件之一，不但要承受乘員的質(zhì)量，還要承受車(chē)輛啟動(dòng)、制動(dòng)及加速等常規(guī)工況以及碰撞事故中的沖擊載荷。特別是在交通事故中，汽車(chē)后排座椅會(huì)受到行李箱內(nèi)物體的巨大沖擊載荷，座椅骨架如剛強(qiáng)度設(shè)計(jì)不足將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的變形甚至斷裂，對(duì)后排乘員造成嚴(yán)重的傷害。

因此，2009年國(guó)頒布強(qiáng)制檢驗(yàn)法規(guī) GB 15083－2006 《汽車(chē)座椅、座椅固定裝置及頭枕強(qiáng)度要求和試驗(yàn)方法》，對(duì)汽車(chē)在發(fā)生碰撞時(shí)行李箱后排座椅的侵入量提出了明確要求。該法規(guī)對(duì)座椅背部的支撐結(jié)構(gòu)及座椅骨架的強(qiáng)度都提出了更高的要求。

本文作者通過(guò)對(duì)某型后座椅行李箱沖擊進(jìn)行CAE仿真，對(duì)后排座椅背部支撐梁在仿真中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，并對(duì)背部支撐梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，使改進(jìn)后的方案可以滿(mǎn)足法規(guī)要求

1、汽車(chē)座椅安全系統(tǒng)法規(guī)簡(jiǎn)介

20世紀(jì)80年代中后期，我國(guó)開(kāi)始研究汽車(chē)座椅被動(dòng)安全，并相繼頒布了GB 15083－2006、GB 11550－2009，2013年增加了GB 14167－2013 《汽車(chē)安全帶固定點(diǎn)、ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)及上拉帶固定點(diǎn)》。其中于2007年2月開(kāi)始執(zhí)行的GB 15083－2006新標(biāo)準(zhǔn)中，增加了對(duì)移動(dòng)行李乘員防護(hù)的特殊規(guī)定。

2、移動(dòng)行李箱及乘員防護(hù)相關(guān)規(guī)定

GB 15083－2006法規(guī)中附錄F明確規(guī)定: 需將2個(gè)體積為300 mm×300 mm×300 mm、質(zhì)量為18 kg的試驗(yàn)樣塊并排放置在后行李艙地板上，如圖1 所示，試驗(yàn)樣塊前邊緣距離座椅背的最近距離為200 mm，2 個(gè)試驗(yàn)樣塊內(nèi)側(cè)邊緣距離車(chē)輛縱向中心面均為25 mm，以使2 個(gè)試驗(yàn)樣塊之間有50 mm的距離，如圖1所示。

圖1：行李箱樣塊

二、仿真分析

1、本案例分析基本流程

圖2：行李箱沖擊分析流程樹(shù)狀圖

本文以某合資SUV車(chē)型后排座椅為例，來(lái)闡述行李箱沖擊的仿真分析和結(jié)果判定，座椅3D模型如圖3所示，將3D模型導(dǎo)入到Hypermesh2019中，進(jìn)行網(wǎng)格處理，表1為通用的網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)格劃分質(zhì)量的好壞直接影響著計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以我們盡量多花一些功夫在網(wǎng)格質(zhì)量的排查上，網(wǎng)格劃分完畢之后還需要對(duì)如下幾項(xiàng)進(jìn)行最終的檢查，

• 重復(fù)單元檢查：模型中不允許出現(xiàn)重復(fù)單元；
• 自由邊檢查：部件中除邊界為不能出現(xiàn)自由邊；
• 保持節(jié)點(diǎn)連續(xù)性；體單元用HyperMesh中Face/Edges命令檢查節(jié)點(diǎn)連續(xù)性；
• 面單元法向檢查；部件的單元法向要保持一致；
• 去除自由節(jié)點(diǎn)；

網(wǎng)格尺寸為2~3mm左右，處理完畢的網(wǎng)格如下圖4所示。

表1：網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

圖3：行李箱3D模型和各部分名稱(chēng)

圖4：網(wǎng)格模型

約束座椅和車(chē)身連接件連接點(diǎn)處的6個(gè)方向的自由度，過(guò)R點(diǎn)鉛垂方向向上450mm的位置做C點(diǎn)，過(guò)R、C兩點(diǎn)做與座椅縱向中心面垂直的RC平面，將RC平面R點(diǎn)沿X軸正向移動(dòng)150mm和100mm，新生成的兩個(gè)平面定義為RA面和RB面，將這三個(gè)平面與放置行李箱的地板面放在同一component里，賦予剛性材料,座椅靠背板材質(zhì)為DC01，其他所有零件均為SAPH440，在Primer中打開(kāi)模型，賦予材料如下圖5為材料面板各個(gè)參數(shù)說(shuō)明。

圖5：材料面板

圖5：材料面板將座椅模型固定在試驗(yàn)臺(tái)（剛性面）上，座椅固定方式不應(yīng)對(duì)座椅靠背和隔離系統(tǒng)有所加強(qiáng)，對(duì)整椅和剛性面進(jìn)行減速，減速波形如圖6所示，標(biāo)紅曲線(xiàn)為減速度曲線(xiàn)，按GB 15083-2006要求,行李箱沖擊減速度曲線(xiàn)應(yīng)布置在圖5所示灰色區(qū)域范圍內(nèi)方可，減速前，乘員車(chē)體的自有速度應(yīng)為500+2 km/h。

加載完畢后，允許隔離裝置變形，但不允許有容易增加對(duì)乘員傷害程度的危險(xiǎn)性邊棱出現(xiàn)。對(duì)于頭枕部分，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不允許超過(guò)R點(diǎn)前方150mm（RA面）處。對(duì)于座椅靠背和隔離裝置部分，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不允許有超過(guò)座椅R點(diǎn)前方100mm（RB面）處。

圖6：加載曲線(xiàn)

三、分析結(jié)果

圖7：碰撞動(dòng)畫(huà)

圖8：應(yīng)力云圖動(dòng)畫(huà)

圖9：側(cè)面碰撞動(dòng)畫(huà)

圖10：內(nèi)能曲線(xiàn)

圖7為碰撞動(dòng)畫(huà)，圖8為后排座椅受力過(guò)程中的應(yīng)力云圖動(dòng)畫(huà)，從碰撞結(jié)果可以看出，整體受力范圍在300Mpa左右，而且從圖9的側(cè)面碰撞動(dòng)畫(huà)可以看出，在整個(gè)碰撞過(guò)程中，后排座椅沒(méi)有任何部分超過(guò)R點(diǎn)所在的平面，所以判定其通過(guò)法規(guī)。圖10為各零件的內(nèi)能變化曲線(xiàn)，表征在碰撞過(guò)程中的吸能貢獻(xiàn)，從曲線(xiàn)中個(gè)可以看出，吸能較為明顯的前三個(gè)件分別為靠背背板、座椅橫管和座椅安裝支架。

作者：奈文摩爾

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的hypermesh 连接单元_基于Hypermesh对某SUV车型后排座椅行李箱冲击仿真计算的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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