EPP材料在汽车座椅中的应用

张微娜　朱文祥

摘 要：EPP材料由于很好的抗压性能，可以用于提高座椅坐垫的抗压性能，本论文以GB_14167-2013中的ISOFIX固定点强度为例，将EPP材料应用于汽车座椅中。通过HPERMESH前处理，建立了ISOFIX固定点强度的模型，运用LS_DYNA求解器计算求解；表明在不影响舒适性的同时， EPP材料的引入提高了整个坐垫的抗压性能。

关键词：EPP材料；座椅坐垫；抗压

中图分类号： U462 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）25-246-2

0 引言

座椅作为汽车中承载、定位的结构，同时起到对乘客的安全和约束作用；而坐垫在座椅中，直接与人体接触，其材质和硬度直接影响乘客的舒适性。以往的坐垫均使用发泡制造的泡棉，能够提供舒适性，但是由于较软，容易变形，造成乘员的下陷，进而从安全带中脱出，威胁生命安全。EPP材料抗压性能优于发泡的泡棉材料，可以改善坐垫抗压性能，与座盆共同防止乘员下潜。

1 模型的建立

1.1 法规简介

以GB14167-2013标准为依据，用图1所示的SFAD装置进行加载，对于ISOFIX固定系统和ISOFIX顶部拴绳固定装置的方法具体如下：在SFAD和顶部拴绳固定装置之间施加500N±5N的张力预载。在施加8kN±0.25kN力的过程中（斜向施加5kN±0.25kN力），SFAD上X点水平方向的偏移（预载后）应限制在125毫米以内，且如果在指定的时间内保持所要求的力，那么在所有ISOFIX低位固定装置或周围区域包括局部裂开或破裂等永久性变形不得造成故障。

在这项测试中，需向承受对应物理影响的座位或座位组件的相关部件从横向和纵向施加大小等于20倍重力的惯性力。应要求，20倍的重力可以施加在ISOFIX的X点上，为最不利情况。如果座椅上固定点与座椅一体，则试验应带ISOFIX上拉带。

1.2 模型建立

首先使用hypermesh软件进行前处理，建立坐垫的网格模型，分别赋予普通泡棉材料和含有EPP的泡棉材料。其中含有EPP材料的坐垫泡棉，普通材料泡棉跟EPP材料块体之间通过建立接触发生相互作用。

根据法规GB15083中的试验方法，使用SFAD静态加载装置进行加载，此处建立ISOFIX前向拉伸的模型，在地板、锁钩都一致的情况，分别使用普通泡棉和含有EPP的泡棉进行分析，如图2所示：

如图2所示，将SFAD静态加载装置放置于坐垫上，并用儿童座椅锁钩将其固定。左图为普通材料的泡棉；右图为含有EPP材料的坐垫泡棉，为不影响乘坐的舒适性，与人体接触的泡棉均使用普通泡棉，而EPP材料在普通泡棉之下，增加坐垫的抗压。

2 加载计算

如图4所示，加载方向位于纵向平面内，与水平方向成10°角的直线上，载荷大小依据法规F=8000N+20G（其中G=mg，m为座椅的重量）。

3 结果分析

由图5可知，对于ISOFIX前向拉伸工况，普通泡棉的位移值为72.55mm，加EPP泡棉之后的位移值为32.53mm，前向位移由72.55减小至32.53，减小了55%，泡棉坐垫的抗压性能得到了显著的改善。

图6表明，普通泡棉的变形较大；含有EPP材料的坐垫，其变形主要发生在材料为普通泡棉的与人体接触的部分，材料为EPP的支撑部分，没有明显变形，大大减小了整个坐垫的变形，提高了坐垫的抗压性能。

4 结论

通过仿真分析表明，EPP材料的引入可以很大程度地改善泡棉的抗压性能，其表面覆盖一层普通泡棉，在不影响舒适性的同时，可以用于与座盆一起有效地防止乘员下潜，减小下潜给乘员带来的生命威胁。

参 考 文 献

[1] 刘晓平.TPO/EPP复合片材原料开发探讨[J].国外塑料，2014.

[2] 刘自侠.汽车座椅的力学模型设计[J].零配件技术，2001.

[3] 黄小枚，王长江.GB14167-2013，汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点[S].北京：中国标准出版社，2013.