大型客车座椅固定装置强度的有限元分析

大型客车座椅固定装置经常被损坏，从而造成严重的乘员受伤甚至死亡事故。为此，利用有限元和试验设计（DOE）方法，对固定装置进行强度分析，提高客车安全性。

客车座椅安全法规包括安全带安装固定轴、座椅结构和座椅固定装置强度。座椅固定装置强度法规未完善，可使用ECE第80条法规作为依据。法规要求座椅承载静态载荷，检测座椅固定装置有足够强度且确保测试后无损坏。要求测试点1与水平面距离H1约为0.7～0.8m，测试点2与水平面距离H2约为0.45～0.55m，分别施加力F1和F2。

使用软件Solid Works 2011建立座椅模型，结构包括座椅后背、底面、座椅腿、侧固定装置和下固定装置。进行有限元网格划分，形成有限元模型。

座椅材料为矩形钢管和薄板状金属材料。座椅固定装置位于地板，其材料特性视为各向同性且具有线弹性。

试验设计（DOE）。整个过程利用Minitab软件。Von-Mises应力施加到座椅两侧固定装置。使用两侧固定装置中心点距离d和装置外层金属厚度t作为试验设计参数。

接触条件。基于座椅实际机械运行机理，座椅其它部件的接触方式分为滑行和理想焊接式。

限制条件。试验座椅的安装地板固定不动。H1和H2确定为0.8m和0.55m。试验力F1和F2确定为1250N和3640N。

从座椅固定装置强度和形变两方面进行分析，研究不同几何参数（d和t）的影响。①座椅固定装置强度方面。两侧固定装置中心点距离d和装置外层金属厚度t影响固定装置的受力情况，尤其厚度t更为明显，可信程度高达95%。可通过增加两个几何数值来减少两侧固定装置受力程度。②形变方面。两侧固定装置中心点距离d和装置外层金属厚度t对座椅后背形变没有明显影响，试验中座椅后背H1和H2两点处平均最大形变分别为284.05mm 和104.63mm，处于法规允许范围。

此研究成果有助于大型客车座椅固定装置的设计，利于车辆安全的提升和成本的降低。

刊名：Advanced Materials Research（英）

刊期：2013年第658卷

作者：Somsak Siwadamrongpong et al

编译：谢秀磊