基于RADIOSS的座椅前冲击仿真分析

1 概述

随着中国汽车行业的高速发展，汽车的需求量也越来越大，汽车安全性能也日益成为国内消费者购买汽车时的重要参考因素。汽车的正面碰撞是众多事故中较常见的交通事故，也是CNCAP等要求测试项目。座椅作为汽车被动安全不可或缺的一部分，在车辆事故发生时起到了保护乘员、减少伤害的作用。在正面碰撞中，主要考查座椅对乘员的防潜功能，以及座椅本身的结构在冲击过程中是否对成员造成二次伤害。

2 有限元模型的建立

2.1 座椅部件模型

座椅部件主要由金属材料和合棉组成。为尽可能的考查座椅部件的细节情况，金属部件网格以最小单元尺寸为0.5mm，warpages 20°，the aspect ratio 5，Jacobian 0.7作为检查基准。合棉用六面体网格表示。螺栓采用HyperCrash内默认的bolt连接方式，焊接用Spotweld方式处理。部分地方采用刚性连接。车身地板用简单的治具代替。

2.2 假人导入和乘员约束系统建立

此前冲击分析使用的Hybird Ⅲ 50th刚性假人。根据HP点坐标和躯干角角度确定假人位置，并调节假人坐姿。根据车体三点式安全带上、下固定点及安全带锁扣固定点坐标确定肩、腰部安全带。安全带滑轮采用HyperCrash里的3nodes-spring方式处理。整体模型单元数量在20万左右。

2.3 接触关系建立

模型中座椅本身部件采用自接触方式处理。假人与合棉之间、假人与安全带之间采用contact type7处理，其中根据合棉的实际情况确定摩擦系数。假人脚部和车身之间采用contact type10处理。

2.4 边界条件确定

此分析初始速度为56km/h的前冲击分析。加速度波形为正弦波，峰值36g，脉冲时间为110ms，要求在35ms内保持20g以上的加速度区间。根据载荷要求，确定模型中加速度施加对象，并对相关部件建立边界约束条件。

3 结果分析

根据前冲击分析条件，模型采用RADIOSS求解器计算，得到座椅和假人等相关分析结果，并与试验进行比较。

图1显示，在冲击过程中，假人向前滑移的最大位置图。结果表明，在前冲击中，由于惯性作用，假人向前滑移。在此过程中假人并未完全滑至座椅前端面，座椅发挥了防潜效果。

图2显示，在冲击过程中，座椅所受的应力和应变图。结果表明，在冲击过程中，座椅受到了很强的冲击，局部发生了较大的紧压变形。但并没有产生破裂等可能对乘员造成二次伤害的破坏。

4 结论

本文前冲击分析利用HyperCrash很方便的进行模型的前处理，其对在冲击建模中所需要利用的各种工具进行了集成，极大的减少了建模时间，提高效率。在冲击分析中，RADIOSS求解器计算结果与试验结果相符性很好，说明RADIOSS在非线性分析中有很高的精度。