承受冲击时汽车座椅结构安全性研究

杨忆云

（上海同济大学，上海 200000）

承受冲击时汽车座椅结构安全性研究

杨忆云

（上海同济大学，上海 200000）

人们生活水平的提升使得对行车安全越来越重视。汽车在承受冲击时座椅结构安全性直接关系到人们的生命安全。动态化试验研究积极构建汽车座椅结构安全模型。针对不同的座椅试验产生的失效问题进行主要参数对比分析。汽车座椅结构安全性设计方案潜在的风险需要进一步的得到确认。

承受冲击；汽车座椅；结构安全性

0 引言

汽车数量随着人们生活水平的提升不断的增多，交通事故也呈现上升趋势。为了降低事故中汽车座椅承受的冲击，减少人们的损伤，更好的保护人们的生命安全，需要对汽车座椅结构安全性进行全面的分析。利用仿真技术对座椅承受冲击的强度进行动态化模型的构建，评价试验效果，保证生产成本。本文对承受冲击时汽车座椅结构安全性进行相应的研究。

1 座椅结构静强度分析

1.1 座椅结构静强度仿真

静强度直接的影响着汽车座椅结构的安全性，在设计的过程中要特别的注意这一点。静强度是汽车座椅在承载静态压力的时候对于结构安全性提出的基础要求。构建有限元模型是开展座椅结构静强度仿真的重要措施。通过靠背沿水平方向施加一定量的负荷，测试座椅靠背的质量。利用模拟计算出施加的荷载压力，根据承受冲击的实际情况，在固定点中负荷压力进行加载，保证加载力区域中心进行连接。要实现负荷力均匀性，同时能够对节点保证一定的约束，降低节点的依赖程度。构建有限元模型需要确定座椅各零部件数量，能够对座椅进行整体结构分析，确定零部件的强度。根据不同的程度的要求对零部件功能进行划分。座椅在承受冲击的时候零部件强度对于安全性的发挥有着直接的影响。座椅在外部荷载力的作用下，会分析受力状况，并且对外部荷载力进行分配，在承受最大荷载力的时候，会表现出较为复杂不规律的变化。在这种结构的影响下构建有限元模型会对精度产生影响。有限元模型主要采用的是多边形单元，尺寸和形状的变化会随着区域调整产生一定的差异效果。计算有限元模型需要构建单元连接实现节点与单元的无质量刚性，将对应的单元节点通过约束的方式进行自由度的调整，模拟连接点的功能。座椅结构安全性在静态下更加符合标准，并且能够通过最大应力使局部应力更加的集中，这对座椅结构安全性影响较大。

1.2 仿真分析结果

根据构建之后的有限元模型分析加载应力分布情况，在承受荷载力分布对称的情况下。座椅结构安全性会在荷载力作用下产生较大的变化，应力主要的集中在座椅的中上部，靠近头部。这种情况下承受的冲击将会使力直接的作用到头部，对人体的危害程度较大。因此要将最大的冲击力控制在200MPa以下，其他部分也应该将承受力控制在350MPa以下。通过对座椅结构安全性的分析将会得到强度，根据座椅与地板连接状况，将座椅连接处施加一定的约束。按照试验标准，将仿真试验过程中的连接约束点通过不同的承受力进行重力分析，在荷载力不同的情况下最大位移情况会根据承受冲击力产生不同的变化，最大位移为6.2mm。座椅结构安全性在最大应力作用下产生的局部位移对于人们的身体产生的影响较大。对于在不改变座椅结构下进行的联接优化，需要将座椅空间进行重新布置，通过有限元分析计算改善受力状态，降低实际的承受冲击力。

传统座椅模型在实际试验过程中需要进行结构的调整，这是进行有限元模型试验的主要参考。随着计算机技术的不断创新发展，对于数值的分析越来越完善。有限元模型在构建的时候会通过仿真分析软件功能最大限度的降低生产成本。使汽车零部件生产持续的缩短。在汽车座椅开发的过程中需要广泛的引入有限元模型，开展仿真技术的应用。提升自身的研发能力。在开发的流程中将有限元模型融入到座椅结构安全性的调整中，通过物理试验针对不同的有限元计算方式对不同的设计方案进行分析评价，找出产品中潜在的模式。针对有限元模型存在的一定误差，在物理试验的过程中要明确发生问题的主要原因。能够利用有限元进行分析，开展汽车座椅结构优化，改善产品质量，降低生产成本，最终满足人们的需求。

2 座椅结构冲击强度分析

2.1 建立碰撞模块

在实际的冲击过程中需要在汽车座椅中构建以刚体为形式的模块，惯性中心要与几何中心相互重合。模块之间的结构是进行有限元模拟冲击计算的重点。在冲击的过程中模块之间的接触会不断的进行变化，通过分析计算不同接触面之间的关系，将座椅结构的强度通过刚性模块进行表达。在接触式刚性模块中需要对不同的模块进行定义。对同一个座椅结构需要在不同冲击下进行试验，这样才能够获取相对应的碰撞模块。模块性能也会因为环境的不同产生一定的差异表现。通过试验能够获取到汽车座椅是否符合试验要求。汽车座椅在试验过程中获取的参数表达会随着函数曲线的变化对汽车制动减少产生影响。根据函数曲线的上界进行积分，当最大承载力达到81.2km/h的时候，汽车制动减速度会在函数的下界进行积分。汽车不同的初始速度产生的撞击计算的有限元会呈现曲线发展。汽车座椅产生的冲击在速度发生改变的时候性能表现会具有差异性。在进行座椅结构设计的时候需要参考其他产品结构，在应用基础之上进行设计的改进，不断的丰富功能装配，满足生产成本的需求。在汽车座椅设计初期要对使用情况进行必要的了解，这样能够降低生产缺陷。在汽车座椅没有受到约束的前提下不能够进行使用，并且受到的冲击将会彻底改变汽车座椅形状，严重的危害到人们的生命安全。

2.2 座椅结构有限元模型

座椅结构有限元模型会呈现动态的变化特点，根据不同刚度下的座椅结构进行的仿真分析。在加速度曲线上升的时候有限元模型峰值会逐渐的增大，同时严重的威胁到人们的生命安全。当汽车座椅结构的岗地降低，加速度曲线峰值下降的时候，人们头部承受的冲击也会随之降低，能够保证人们的生命安全。座椅的特殊材质在保护人们生命安全的同时也发挥着作用。座椅在外部荷载力的作用下，会分析受力状况，并且对外部荷载力进行分配，在承受最大荷载力的时候，会表现出较为复杂不规律的变化。在这种结构的影响下构建有限元模型会对精度产生影响。有限元模型主要采用的是多边形单元，尺寸和形状的变化会随着区域调整产生一定的差异效果。在汽车座椅开发的过程中需要广泛的引入有限元模型，开展仿真技术的应用。提升自身的研发能力。在开发的流程中将有限元模型融入到座椅结构安全性的调整中，通过物理试验针对不同的有限元计算方式对不同的设计方案进行分析评价，找出产品中潜在的模式。针对汽车座椅有限元模型构建的安全性仿真试验，需要保证静强度分析，通过对比试验结果与实际情况能够获取到主要的汽车座椅有限元模型结构安全参数。

3 结构安全性试验验证

汽车座椅装置压杆稳定性要保证结构简单，能够及时的对汽车座椅进行调整。建立完善的校正模型，根据汽车座椅标识进行三维空间测量。利用旋转矩阵实现座椅参数构建约束关系，同时利用计算机技术优化计算方式，实现参数的最优解。建立有限元模型，运行最优求解方式获取到座椅的测量空间，进一步的验证空间三维坐标。模型的正确性将会使做起的标识更加的明确，中心坐标提取法会使汽车座椅实用性进一步的确认。快速的识别图像背景，在汽车座椅标识基础上二值化图像，设计基础数学形态，降低干扰同时开展图像处理工作。在中心基点上进行像素定位，准确的获取到汽车座椅的标识，在中心图像中进行图像测量，完成系统软件的优化。利用回放进行视频文件的格式转换，处理图像模块。在图像测量模块的主程序中对汽车座椅的承受冲击进行试验验证，系统会自动根据设计要求调整参数。同一制动距离下对汽车座椅承受冲击情况进行衡量，保证制动性能主要参数，并且在车辆行驶的过程中在完成静止状态下路程会随着汽车的完全停下计算所用的时间，制动减速能够反映制动力的大小，同时根据制动力的实际状况对汽车座椅的效能避免温度的提升。在恒定状态下的制动效能主要反映了汽车座椅的抗热衰性。

4 结构安全性影响因素

汽车座椅结构在承受冲击的时候安全性不产生不同的表现，这种表现影响因素较多。在汽车受到碰撞产生变形的时候，根据挤压程度，汽车座椅的安全区变形越小越好，遮掩更能够使缓冲的总体刚度持续增大更好地保护人们的安全。同时缓冲区域刚性与冲击力产生的矛盾关系将会发挥汽车座椅的功能。汽车主动安全装置能够降低交通事故发生的可能性，使汽车在承受冲击的时候座椅能够及时的反映并发挥作用。汽车的安全主要依靠主体性能结构进行保障。汽车在承受碰撞的时候产生的力将会作用到人们的身上。这时候要通过汽车座椅将人身上的承受的力转移到其他的地方。汽车座椅中的棉性物质会将一定的承受力吸收掉。同时影响汽车结构安全其他的因素还有前后保险杠无非是两个车身外观件，首先是美观，其次就是保障行人安全和自我外观保护。比如，如果车的前后碰到行人，低强度的碰撞下，保险杠会有个自然的回弹，尽量降低对行人的伤害，如果是碰到一般的障碍物，自然回弹一下，保证保险杠不至子一下子变形破损。试想，如果保险杠里面不是两块泡沫，而是两块刚性非常好的支撑，碰撞的时候硬碰硬。

5 结束语

汽车承受冲击时座椅结构安全性分析主要根据动态特点构建仿真模型。座椅动态特点分析之后在刚度一定的情况下，座椅材料变硬，这时候的加速度曲线峰值会逐渐的增大，不利于人们的乘车安全。利用模拟计算出施加的荷载压力，根据承受冲击的实际情况，在固定点中负荷压力进行加载，保证加载力区域中心进行连接。针对这种情况，对于汽车座椅结构安全要进行优化设计，具体计算性能影响会通过不同的几何参数变化进行表达，通过计算分析设计值。在优化数据基础上强化性能增加理论实践分析，使汽车座椅承受到冲击之后能够更加的保证人们的安全。

[1]郑福荣.轿车碰撞安全性的评价及车身碰撞安全性设计.汽车技术[J]，2015(04).

[2]林逸.承受冲击时汽车座椅结构安全性研究[J].北京理工大学学报，Vol.25No.1，2015(1).

[3]段昀.辉汽车座椅静强度改进设计及头枕安全性分析[D].吉林大学，2014,5,1.

[4]张君媛，黄炫，田迪斯，王洪斌.汽车正撞时后排座椅安全性的CAE分析与改进设计[J].汽车工程，2011,9,25.

[5]徐中明，郝炜雅，张志飞，晋杰.汽车座椅强度及碰撞仿真分析[J].重庆大学学报，2014,5,15.

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1671-0711（2016）10（下）-0142-02