汽車前排座椅正面碰撞的仿真分析及優(yōu)化

趙 民，周嘉偉，王 宇，邵 萌

（1.沈陽建筑大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168；2.上海鴻仿汽車技術(shù)有限公司，上海201506）

1 引言

近年來，汽車工業(yè)的發(fā)展日新月異，汽車的安全性能逐漸受到人們的重視。汽車座椅作為乘員與汽車直接接觸的重要部件，在汽車碰撞時，通過座椅可變性區(qū)域有效吸收碰撞產(chǎn)生的動能，從而減少碰撞中乘員的傷害。因此，座椅碰撞時對乘員的保護(hù)性能日漸成為各大汽車企業(yè)研究的焦點。

隨著我國2018 版C-NCAP 管理規(guī)則的實施，消費者們越來越重視汽車在碰撞試驗中的評分。目前，在正面碰撞試驗中，假人的胸部傷害是失分的主要因素，同時也制約了汽車安全性能的提高。對于單獨座椅系統(tǒng)，假人胸部的失分通常與安全帶、假人坐姿、座椅骨架的剛度等因素有關(guān)。目前國內(nèi)外的相關(guān)研究中，文獻(xiàn)[1]提出以增大坐墊與靠背傾角的方式來改變假人坐姿，減少乘員在碰撞過程中的傷害；文獻(xiàn)[2]分析了安全帶的機(jī)械特性，并借助帶扣單向鎖止裝置，限制正面碰撞中由于假人滑動對胸部帶來的傷害；文獻(xiàn)[3]通過分析坐墊骨架剛度的均勻性，提出坐墊骨架前、后剛度差別過大，將導(dǎo)致乘員胸部傷害加重。

上述研究多只對座椅參數(shù)的單項影響因素進(jìn)行分析，并未考慮各因素間的相互影響，且假人模型多為剛體，計算精度沒有有限單元假人模型高。因此，采用有限元仿真技術(shù)，對前排座椅正面碰撞中假人模型的胸部傷害情況進(jìn)行分析，通過HyperView 后處理軟件對碰撞中座椅骨架形變及受力較大的零件進(jìn)行分析，并對問題零件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從而得到減少假人傷害的座椅骨架最優(yōu)設(shè)計方案。……