汽車正撞時后排座椅安全性的CAE分析與改進設計
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針對60%靠背骨架的變形情況，提出4種結構加強方案，研究如何有效提高靠背的抗沖擊性能。其中對于鉸鏈支架的改進參考某座椅下部鉸鏈形式(圖13)，其中實心部分與靠背下梁焊接，空心部分與車身地板螺栓連接。
圖13 改進后中支架結構
方案2：左粱材料由B420CL增強為QSTF380。
方案3：下粱材料由B420CL增強為QSTE380。
方案4：中支撐板材料由B420CL增強為QSTE380。
4種方案均采用承載性較好的圓柱形式的支架結構，仿真結果見圖14。骨架變形量由大到小依次是：方案1、方案2、方案3、方案4。由方案1與原結構對比可知，采用圓柱形支架代替原片狀支架解決了鉸鏈支架承載能的問題；由方案2、方案3與方案1對比可知，加強左梁和下梁并沒有解決原結構的傳力路徑被截斷的問題；方案4效果最好，說明提高中支撐板剛度解決了力流截斷的傳遞問題，使得安全帶拉力和試驗樣塊沖擊力能夠順利通過中支撐板向下傳遞給兩端的安裝固定點(圖15)，從而減少靠背底板承受的動載荷和靠背前翻趨勢，使下梁受到的扭轉力矩變小，進而減小了靠背骨架變形。因此，選用方案4作為改進方案。
圖14 4種方案靠背變形量曲線對比
圖15 力傳遞路徑示意圖
在隨后進行的帶假人正撞負載試驗中該座椅通過了認證試驗，其結果(圖18)與仿真計算相關性較高，證明了假人和座椅耦合模型的CAE分析與性能預測的有效性。
采用多剛體和有限元耦合的方法，對汽車后排座椅正面碰撞負載試驗進行CAE分析，并根據仿真結果提出座椅系統(tǒng)結構的改進方案并通過了企業(yè)標準的試驗認證，而且仿真和試驗結果有較高的相關性，充分證明了該方法在工程意義上的可信度，可為整車安全性能設計與開發(fā)提供有效的數據支持。
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