汽车座椅安全带固定点强度分析

摘要：汽车出现碰撞事故或者是翻滚的情况下，安全带可以将乘车人员紧紧的约束在座椅之上，防止乘车人员身体飞出窗外或者与车内的物品产生二次碰撞，尽可能的降低乘车人员受到的伤害。在对汽车碰撞事故进行统计的过程中，发现乘车人员受到伤害的很大一部分原因是因为乘车人员与座椅、仪表等其他车内的物品进行产生了二次碰撞或者安全带的牢固装置失效导致的，所以在汽车生產的过程中必须加强对座椅安全带固定点的重视。

关键词：座椅；安全带；强度

汽车座椅在制造的过程中不仅需要为乘客提供相应的舒适性，还需要在汽车发生碰撞时对乘客的生命起到一定的安全保护作用，在对汽车座椅安全带固定点进行设计的时候，需要保证安全带固定点的强度能够满足相应的法律规定。能够满足车辆《公告》实验的强制性检测指标，在汽车发生碰撞事故的时候，安全带固定点的周边区域产生撕裂或者断裂的情况，都会造成驾驶人员或者乘客出现生命伤亡的情况。

GB 14167-2013《汽车安全带固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》规定中要求，在规定的时间内承受实验要求的载荷情况下，安全带固定点的强度必须要保证安全带不会出现脱落的情况，但允许固定点或者周围区域有永久变形情况的出现，主要包括断裂或者是产生裂纹的情况，这样可以在汽车出现碰撞的过程中更好的保护乘员的生命安全。很多座椅企业在汽车座椅生产的过程中都提出了高于目前座椅法规的产品性能要求。

1安全带固定点法规与试验简介

在GB 14167-2013规定中对于M1类型的汽车座椅安全带进行设计的时候，对座椅安全带的配置、设置的形式、固定点强度的实验方式进行详细的分析。（1）在汽车座椅安全带设计的过程中，可以使用三点式的方式进行设计，同时还需要加强对安全带固定点强度的测试，保证安全带能够正常的使用。（2）可以按照图1的方式对安全带进行试验加载，沿着水平方向对车辆纵向中心的平面进行设计，并且保证其与水平面成向上的10°±5°的角度，在对汽车安全带固定点进行强度试验的过程中，需要施加（13500+200）N的载荷。

选择一辆合适的汽车并切除车身前舱部分，这样可以方便对汽车的安全带进行实验加载，然后通过前后悬架和前后门槛车身固定到地面上，前后门槛的固定位置需要满足距离安全带固定点钱放不得小于500mm，后方不得小于300mm。并且不对固定点和周围的部件进行加固。在汽车座椅安装设计的过程中，需要按照设计的要求将座椅固定到汽车车身上，按照国际的要求和螺栓的规定扭距标准，对汽车安全带进行安装。对汽车安全带进行荷载检验，施加载荷时先进行10%的预加载，然后在4s之内将标准值增加到国际标准，并保持0.2s，对安全带进行试验的时候，允许安全带固定点周围区域出现塑性变形，主要包括断裂或者产生裂纹，但是对于所有的安全带固定点不得使其失效，此外在对汽车安全带的固定点进行设置的时候，前向位移不得超过RC平面。

2汽车前排座椅有限元模型建立

在对汽车前排座椅进行有限元分析之前，需要使用三维软件CATIA来完成汽车前排座椅、安全带、假人模型上肢与臀部几何建模，采用有限元分析的润阿金建设模型，有限元零部件的主要尺寸大小应该控制在5mm，为了能够有效的提升CAE分析的可靠性，在部分关键受力点网格尺寸应该尽量的减少，网格单元质量要求如表1所列。

3仿真结果分析

汽车座在安装的过程中，卷收器安装板、调角器下边板和中间前支撑腿很容易出现变形。特别是卷收器安装板和调节脚下边板很容易出现稳定性不足的情况，其中最大的有效塑性应变值为0.560和10.375。该数值已经超过应对材料的失效了应变，这些结构已经发生断裂的情况，不能够满足汽车座椅安全性能及其相关的强度要求。汽车骨架变形较为严重，主要是因为传统中间两点式安全带的座椅在进行改进的过程中，中间座椅卷收器安装板和前支撑腿的连接结构设计方式不准确，导致传力路径上的两个部件之间的连接强不合理。这样导致两个部件之间连接处的强度损失较大，出现变形的情况，靠背失稳以致于上固定点前向位移超过RC平面。

4改进方案

在对汽车座椅安全带固定点的强度进行分析的时候，可以使用加强件的方式提升固定点的强度，加强件只要能够有效地覆盖到高度调节器的安装孔洞上就可以了，并且加强件的重量很轻，能够保证汽车座椅生产的重量满足相关的规定要求。同时加强件制造的材料非常广泛，在进行改进的过程中，考虑到成本的问题，可以选择冲压件来进行设计，这样可以有效的节省安全带制造的成本，同时还能保证安全带固定点的强度，加强件的厚度应该设置为1mm。对于改进后的安全带固定点模型进行强度测试。改进之后的方案测试结果达到了预期的效果，汽车座椅也能够承受相关的负荷，在对汽车安全带上的固定点进行设计的时候，应该将计算应变成0.1 67，相关加强件的材料抗拉力应该控制在0.2。安全带固定点在安装的过程中，应该保证计算值小于材料允许的抗拉力应变量，这样能够有效地保证安全带固定点的强度。