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后排座椅安全带固定点强度仿真分析及结构优化
| 论文题名： | 后排座椅安全带固定点强度仿真分析及结构优化 |
| 关键词： | 后排座椅;安全带固定点;锁止状态;卷收器;结构优化 |
| 摘要： | 汽车安全带固定点强度是衡量汽车被动安全性能的一项重要指标，其对应法规GB14167-2013是汽车上市销售必须要满足的国家强制性法规，相比老法规通过标准更加严格，要求全车座椅都必须配备三点式安全带。数值仿真是研究安全带固定点强度及保证其通过率的有效手段。仿真建模中，卷收器的锁止状态严重影响靠背的前向位移，而积分单元类型对求解时间和局部变形模式具有显著影响。因此，探究基于新法规的三点式安全带固定点强度仿真建模与分析方法具有重要意义。 本文以某MPV车型后排三人座椅为研究对象。首先基于单体模型，探究了卷收器常态与锁止状态两种建模方式对仿真结果的影响，通过对比座椅靠背相对位移及座椅滑轨变形模式，得出了将卷收器模拟为常态更符合实车试验工况的结论。基于带白车身的座椅安全带固定点强度仿真模型及实车试验，探究了BT单元与全积分单元的选取与分布对仿真结果的影响，通过对比座椅靠背的前向位移，座椅和车身局部的变形模式以及模型计算时间，确定在同一模型中采用不同单元算法，即将座椅的关键承载部件调角器侧边板设置为全积分单元算法，其他部件设置为 BT单元算法，可同时保证仿真精度与计算效率。混合单元的模型计算效率是全积分单元的1.5倍，仿真精度达到90％。将本文所探究的建模方式应用于其他同平台车型的座椅上进行验证，仿真与实车试验座椅靠背的前向位移及局部变形模型吻合度高，表明本文所确定的建模方式具有一定的参考性和稳定性。 基于校准的三点式安全带固定点有限元模型确定座椅骨架与白车身的结构薄弱区域，并对其关键部分进行结构优化。优化后，座椅靠背的前向位移由373.65 mm减少到278.97 mm，未超过座椅RC平面，满足法规要求。在此基础上，基于灵敏度分析对座椅骨架的壁厚进行合理分配，在座椅模态性能和安全带固定点强度基本不变的前提下，实现座椅减重1.316 kg。实车法规试验验证了座椅轻量化设计的可靠性。本文建立的仿真建模方法可为其他车型三点式安全带固定点强度分析提供理论指导。 |
| 作者： | 郝文静 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李落星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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