汽车座椅安全性能的动态试验分析方法研究

论文摘要

随着我国经济持续高速发展,汽车保有量迅猛增加,汽车的安全性和舒适性越来越受到人们的重视。座椅作为汽车上将乘员与车身联系在一起的重要安全部件,它的重要性不言而喻。目前我们国家对轿车座椅的安全性研究相对成熟,而运载大量乘客的客车乘员座椅的安全性却没有得到应有的重视。本文依托重庆市市质监局课题“汽车座椅系统动态性能测试技术研究”,以客车乘客座椅为研究对象,阐述了座椅安全性能的重要性,研究方法及国内外研究现状。在系统学习了基于台车动态试验方法中用到的汽车碰撞理论的基础上,按照行业公认最严格的澳大利亚标准ADR68/00《OCCUPANT PROTECTION IN BUSES》的要求对国内某厂家客车座椅进行了动态试验,并评价分析了试验的结果。试验结果表明此客车座椅的安全性能未能达到标准要求,需要进一步进行结构优化,通过试验验证方能进入澳大利亚市场。建立了客车座椅的有限元模型,利用已有的HybridIII-50th男性可变形假人,通过添加安全带系统,最后生成了可以用于仿真分析的整体模型.。对其进行计算机仿真,将仿真结果与实际的台车试验结果进行比较,以便分析二者之间的接近程度,然后再修改仿真模型,使二者的结果趋于一致。虽然由于条件限制与时间关系,仿真得到的结果没有达到预期的效果,但是本文对座椅动态试验及仿真前期的分析工作的研究是国内按照国际标准要求进行座椅动态安全性分析研究方面为数不多的一次尝试。开展座椅安全性能的动态试验分析方法研究,对于加快我国客车座椅的发展、提高产品自主开发能力,缩短我国与国外先进技术的差距,有一定的现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 座椅被动安全性的研究方法
• 1.2.1 实验研究
• 1.2.2 计算机仿真分析
• 1.3 座椅被动安全性的研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 2 座椅动态性能仿真分析中的基本理论和算法
• 2.1 基本理论
• 2.1.1 物体的构型描述
• 2.1.2 运动微分方程
• 2.1.3 本构方程
• 2.1.4 边界条件
• 2.1.5 初始条件
• 2.2 碰撞过程空间有限元离散化
• 2.2.1 单元计算的单点高斯积分和沙漏控制
• 2.2.2 时间积分和时间步长控制
• 2.2.3 材料模型和应力修正
• 2.3 座椅动态性能仿真算法
• 2.3.1 薄壳单元算法
• 2.3.2 接触—碰撞界面算法
• 2.4 本章小结
• 3 大客车座椅动态试验
• 3.1 台车简介
• 3.2 客车座椅动态试验的相关法规及标准
• 3.2.1 国外相关的法规及标准
• 3.2.2 国内相关标准
• 3.3 客车座椅动态试验
• 3.3.1 试验原理
• 3.3.2 试验方法
• 3.3.3 试验结果
• 3.3.4 试验结果分析
• 3.4 本章小结
• 4 客车座椅有限元模型的建立
• 4.1 有限元理论简介
• 4.2 相关软件简介
• 4.2.1 CATIA 简介
• 4.2.2 ANSA 简介
• 4.2.3 LS-DYNA 简介
• 4.3 有限元模型的建立原则
• 4.4 有限元模型的建立过程
• 4.4.1 几何模型的简化和建立
• 4.4.2 单元类型的选择
• 4.4.3 材料特性和物理特性的定义
• 4.4.4 有限元网格的划分
• 4.4.5 连接关系的模拟和简化
• 4.5 本章小结
• 5 假人及安全带有限元模型的建立
• 5.1 假人发展概况
• 5.2 假人的生物力学特点
• 5.3 座椅安全带有限元模型的建立及其原理
• 5.3.1 传感器单元
• 5.3.2 预紧器单元
• 5.3.3 滑环单元
• 5.3.4 卷收器单元
• 5.4 假人模型与座椅有限元模型的结合
• 5.5 本章小结
• 6 座椅动态性能仿真分析
• 6.1 座椅动态性能分析软件平台的选择
• 6.2 座椅动态仿真模型的建立
• 6.2.1 边界条件的定义
• 6.2.2 刚性墙的定义
• 6.2.3 接触的定义
• 6.2.4 速度的定义
• 6.3 仿真结果分析
• 6.3.1 座椅的变形分析
• 6.3.2 能量分析
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 7.1 论文的结论
• 7.2 论文的不足
• 7.3 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果