轻客座椅固定点强度法规符合性分析

徐莉 李文凤 刘豪

摘 要：针对公司轻客车型的某座椅固定点强度分析，创建了相关的数值模拟模型。按照国标GB141672013汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点及上固定点的要求，利用计算软件LSDYNA对该排座椅进行了数值模拟，结果显示满足最新法规GB141462013，座椅固定点强度超前法规要求。

关键词：轻客；座椅固定点；数值模拟；LSDYNA

中图分类号： U463.82 文献标识码： A

1 绪论[1]

公司生产轻客车25年了，一直致力于领跑中国轻客的发展。中国国家标准化管理委员会，出版了新的座椅固定点强度有关的法规GB141672013。本文就是按照新标准GB141672013所规定的试验加载条件，使用某前处理软件创建了该轻型客车一排座椅固定点强度分析数值模拟模型，利用计算软件LSDYNA进行仿真模型的计算。

2 轻客车型座椅固定点数值模拟模型

（1）划分网格。

依据数模特点结合有限元理论，网格采用薄壳单元，网格尽量横平竖直。横梁采用8mm网格划分，外板采用10mm网格划分，支架采用5mm网格划分。单元翘曲度、长宽比、雅克比等标准按照公司网格标准文件执行。

图1 轻客座椅固定点数值模拟模型

该模型包括三个座椅固定点加载用刚性假人模型，白车身模型，不包括门系统和玻璃系统。

（2）单元类型设置[2]。

把画好的网格导入OASYS软件中。设置壳单元的SECTION，ELFORM值为2，即选择BelytschkoTsay单元，该单元为面内单点积分，计算速度比较快，对于大变形问题是目前比较稳定有效的单元类型。SHRF值设为0.80；积分个数设置为3。厚度使用CATIA中各零部件的真实厚度（暂不考虑冲压效应）。

（3）材料选择。

本数值模拟是在准静态下进行的，刚体材料选用MAT20号材料卡片，变形体采用MAT24号材料卡片，焊点材料选用MAT100号材料。由于是准静态分析，MAT24号材料曲线一般只需一条准静态材料拉伸曲线，无需包含材料不同应变率下的高速拉伸材料曲线。材料的密度，断裂应变等失效参数也需要定义。

（4）接触定义。

新版的LSDYNA接触采用了双面接触，一般使用自動接触即可。座椅和白车身使用面面接触，其余零部件采用子接触，焊点有自己单独的接触。

（5）静态加载边界条件。

在新标准下，所有座椅都必须使用于三点式安全带，每个座椅的上人体模块加载的力为13700N，每个座椅的下人体模块加载的力为13700N，还需要在三个座椅上总计加载的水平力约10000N。

3 仿真结果分析

（1）地板Z向最大位移。

从数值模拟得到的最终变形图可以看出，在加载结束后，座椅发生了一定角度的整体翻转，但没有超过法规对前倾角度的要求，满足法规要求。从最后一步的数值模拟结果中，看到地板的Z向位移最大值为50.1mm，满足公司对座椅固定点前倾角的设计目标（已经转化为座椅Z向位移），表1：

（2）座椅固定点处最大应变。

从数值模拟看出，在加载结束后，座椅固定点周边发生了一些变形，但变形区域零部件的最大应变值小于他们各自材料的规定值，不会产生拉裂、拉脱等风险，满足标准GB141672013中对座椅固定点强度的要求。详细的地板应变结果如表2所示：

4 结论

参照国标GB141672013对于座椅固定点强度要求的规定，建立了某轻客车型的座椅固定点强度分析有限元模型。仿真分析结果显示，座椅前倾角符合法规要求，座椅固定点最大应力值小于材料的许用应变，满足法规对座椅固定点不拉裂、不失效的要求。仿真结果说明，该轻客车型座椅固定点满足最新的国家标准GB141672013的要求，这也同时也说明我们公司开发的产品具有超前意识，在法规公布的时候，在产车型都满足最新法规要求，产品战略超前，对消费者有更好的保护作用，是负责任的企业。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB141672013汽车安全带安装固定点.

ISOFIX固定点系统及上拉带固定点[J].人民交通出版社，2013.

[2]李文凤，李素霞，徐志刚.轻型卡车后防护装置的静态加载数值分析[J].科技与企业，2014，265：419.

[3]赵海鸥.LSDYNA3D动力分析指南[M].北京：兵器工业出版社，2003.