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。