基于HyperWorks的三點式安全帶固定點座椅強度分析

薛姣，宰守香

（河南機電職業學院，河南 鄭州 451191 ）

基于HyperWorks的三點式安全帶固定點座椅強度分析

薛姣，宰守香

（河南機電職業學院，河南 鄭州 451191 ）

汽車被動安全的重要指標之一就是安全帶固定點強度，而三點式安全帶對于汽車座椅提出了更高的挑戰。文章利用HyperWorks優秀的前處理技術，建立汽車座椅、三點式安全帶總成及人體模塊的有限元仿真模型，利用LS-DYNA求解器進行安全帶固定點強度分析。從而判斷汽車座椅的安全帶固定點的變形情況和座椅部件的應力應變，判斷座椅是否有風險。

汽車；安全帶安裝固定點；強度；HyperWorks

CLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-219-03

1、概述

GB 14167-2013《汽車安全帶安裝固定點》車輛公告試驗的強制檢查項目之一，也是汽車被動安全的重要指標。該標準要求，在承受安裝固定點試驗荷載的情況下，安全帶固定點的強度必須保證安全帶不得從安全帶固定點處脫落，但允許安裝固定點及其周圍區域產生永久變形或裂紋且規定上部有效固定點的前向位移不得超過H點向前100mm。

本文依據GB 14167-2013《汽車安全帶安裝固定點》，利用前處理HyperMesh建立汽車座椅的安全帶固定點強度分析的有限元模型，LS-DYNA做為求解器，并通過后處理軟件HyperView處理分析結果。

2、安全帶安裝固定點強度試驗規范

2.1 試驗條件

1）同一組座椅的全部安全帶固定點應同時進行閃。若有可能因座椅或固定點的非對稱性加載導致試驗失敗，則可進行一次追加試驗。

2）沿平行于車輛縱向中心平面并與水平線成向上10° ±5°的方向施加荷載。先施加總荷載的10%（誤差±30%）的預加載，然后增加荷載至總荷載。

3）在60s內加載至規定值，應制造商要求也可在4s內加載至規定值，并至少保持0.2s.

4）將試驗的人體下模塊裝置放在座墊上面，盡量向后推至靠背，安全帶向后拉緊。將人體上模塊裝置放置到位，安全帶置于裝置上拉緊。此時不必進行預加載。每個乘坐位置選用的254mm或406mm的人體模塊，其寬度應盡量接近兩下固定點間的距離。人體模塊的放在應避免試驗時對加載力和力分布的影響。

2.2 試驗方法

1）在安全帶上固定點應裝有適于用繩索或織帶傳遞人體模塊試驗荷載的特殊導向件或導向環或由制造商提供導向件或織帶導向環。

2）利用模擬肩帶對上人體模塊施加13500N±200N的試驗荷載。對M2和N2類的車輛，試驗荷載應為6750N±200N；對于M3和N3車輛4500N±200N。

3)與此同時，應對下人體模塊施加13500N±200N的試驗荷載。對M2和N2類的車輛，試驗荷載應為6750N±200N；對于M3和N3車輛4500N±200N。

3、有限元模型的建立

3.1 座椅有限元數模建立

對于座椅的安全帶固定點強度分析，需要完整建立座椅模型。在車身上的固定點，可以簡化為一個剛體區域。

圖1 完整座椅模型和剛性地板

3.2 導入人體模塊及Evaluation_Plane

圖3 人體下模塊

圖2 人體上模塊

圖4 Evaluation_Plane

3.3 建立安全帶模型

正確擺好人體上下模塊后，把安全帶繞在人體模塊上。考慮人體模塊和安全帶的接觸，所以在人體模塊位置的安全帶設置為2D單元，其他地方不涉及接觸，可以用1D單元來模擬。

圖5 安全帶模型

圖6 安全帶總成模型

圖7 座椅的三點式安全帶總成模型

4、約束和荷載

4.1 約束

因為座椅的三點式安全帶固定點強度分析是固定主在車身地板，所以只需要約束車身地板。

圖8 約束車身地板SPC 1.2.3.4.5.6

4.2 荷載

圖9 施加荷載

按照GB14167-2013《汽車安全帶安裝固定點》規定，外部載荷通過牽引繩索施加在上下模塊上，牽引力應當與水平方成10°的夾角，在人體上模塊和下模塊分別施加13500N載荷，同時在人體下模塊施加相當于20倍座椅重量的力。

5、分析結果

圖10 座椅整體的應力應變

圖11 上有效固定點的運動曲線

建立計算模型后，提交 LS-DYNA 計算，并利用Hyper View 軟件對結果進行后處理。

輸出安全帶安裝固定點部件應力及應變以及上有效固定點是否運動曲線（間圖10-11）。

6、結論

1）ISS point distance is 122.707 mm after H-Plane.

2）ISS point distance is 31.209 mm below C-Plane

3）座椅沒有部件損壞

由此可知，HyperWorks 在安全帶安裝固定點強度分析中發揮了極大的作用。本文在其軟件支持下，應用有限元法和計算機仿真模擬技術，對座椅的三點式安全帶安裝固定點進行強度仿真分析，為安全帶安裝固定點強度的研究提供了更有效更經濟可行的方法

[1] GB 14167-2013.

[2] 黎志偉《HyperWorks 在安全帶安裝固定點強度分析中的應用》.

Based on HyperWorks, the seat strength analysis of three-point seat belts

Xue Jiao, Zai Shouxiang
( Henan electromechanical vocational college, Henan Zhengzhou 451191 )

One of the important indicators of car passive safety is the strength of the seat belt, and the three-point seat belt poses a higher challenge for car seats. Before using HyperWorks excellent processing technology, the establishment of car seats, three-point seatbelt assembly and body module of finite element simulation model, using ls-dyna solver for seat belt protection strength analysis. To determine the condition of the seat belt and the stress strain of the seat parts to determine whether the seat is at risk.

car; seat belt fixed point; strength; HyperWorks

U463.4

A

1671-7988 (2017)10-219-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.075

薛姣，就職于河南機電職業學院。