汽车座椅静强度有限元仿真分析及其结构优化

发布时间：2017-04-06 21:12

  本文关键词：汽车座椅静强度有限元仿真分析及其结构优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在我国，随着家庭轿车越来越多地走进人们的生活，汽车的舒适性和安全性开始得到越来越多的关注。汽车座椅作为汽车中与人直接接触的部件，其舒适性和安全性研究也开始受到汽车用户和生产制造厂商的重视。 本文按照国家法规进行座椅静强度和头枕后移量试验。为了验证仿真模型的可靠性，本文按照国家法规要求进行了座椅静强度和头枕后移量及头枕静强度的试验研究。试验采用非电物理量的电测量法，通过在座椅骨架测试点上粘贴的电阻应变片在载荷作用下电阻的变化，经过数据处理得到测点的应力值。 根据座椅的结构特点和承受载荷时的座椅系统的载荷分配情况，本文忽略了座椅软垫和弹性原件对座椅静强度特性的影响，，仅建立了座椅骨架的有限元模型。该模型包含壳单元和梁单元两种单元类型，共有84391个结点和82679个单元，并对座椅结构中焊接、螺钉连接、销连接等连接方式进行了简化。 参考国家法规的有关规定，在座椅静强度和后移量有限元模型的基础上，本文对座椅的静强度特性进行了仿真分析。仿真分析时，根据试验选择加载和约束方式进行计算，使仿真分析的结果与试验结果更具可比性。通过与试验结果的对比，测点应力仿真结果的平均误差都在15％之内，可以认为仿真模型具有一定的精度，仿真分析的结果是有效的，建立模型的方法是可行的。 由于座椅头枕后移量和静强度试验加载方法比较复杂，在进行头枕后移量和静强度仿真分析时，对加载方式进行了简化，使模型更加简单。经过试验与仿真分析结果的对比，证明这种简化方法是可行的。 虽然原座椅结构仍能满足法规要求，但加工工艺复杂，且经济性较差。参考同类座椅结构，我们在现有座椅结构基础上对座椅靠背骨架进行了优化。通过仿真分析对比，确定了使用轧制薄壁钢管结构代替原结构中的冲压薄板结构的优化方案，并按照国家法规进行仿真分析。仿真结果显示，改进后的座椅结构完全符合我国法规要求，靠背总成质量减少了15.45％，且加工工艺更为简单，经济性更好。
【关键词】：汽车座椅 有限元法 安全性 静强度 结构优化
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U463.836
【目录】：

• 独创性声明3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 汽车座椅的结构和分类10-11
• 1.2 汽车座椅的性能11-14
• 1.2.1 汽车座椅的舒适性12
• 1.2.2 汽车座椅的安全性12-14
• 1.3 汽车座椅被动安全性研究方法和现状14-17
• 1.3.1 汽车座椅被动安全性研究方法14-15
• 1.3.2 汽车座椅被动安全性研究现状15-17
• 1.4 本课题的研究意义和内容17-19
• 第二章 座椅静强度分析模型的建立与简化19-31
• 2.1 有限元理论简介19
• 2.2 座椅静强度特性分析软件平台的选择19-20
• 2.3 座椅结构有限元模型建立的原则20-21
• 2.4 座椅结构有限元模型的建立过程21-22
• 2.5 座椅结构有限元详细模型的建立22-30
• 2.5.1 几何模型的建立和简化22-24
• 2.5.2 座椅骨架常见破坏部件的选择与简化24-27
• 2.5.3 单元的选取与使用27-28
• 2.5.4 连接关系的模拟和简化28-29
• 2.5.5 边界条件的确定29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 座椅系统静强度特性试验研究31-49
• 3.1 座椅系统静强度法规31-34
• 3.1.1 座椅总成静强度标准31-32
• 3.1.2 座椅靠背静强度标准32-33
• 3.1.3 座椅头枕后移量标准33
• 3.1.4 座椅头枕静强度标准33-34
• 3.2 座椅骨架静强度试验34-42
• 3.2.1 试验原理34-35
• 3.2.2 测点的选择35-38
• 3.2.3 试验内容38-40
• 3.2.3.1 试验仪器和设备38
• 3.2.3.2 试验方法38-40
• 3.2.4 试验数据处理40-42
• 3.3 头枕后移量和头枕静强度试验42-44
• 3.3.1 试验原理42
• 3.3.2 试验仪器和设备42-43
• 3.3.3 试验内容43-44
• 3.3.4 试验结果44
• 3.4 试验误差分析44-48
• 3.4.1 试验误差产生的原因44-48
• 3.4.2 减小试验误差的方法48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 座椅静强度试验结果与仿真结果分析49-61
• 4.1 座椅总成静强度仿真分析49-52
• 4.1.1 座椅总成静强度仿真分析模型和加载方式49-50
• 4.1.2 座椅总成静强度分析结果50-52
• 4.2 座椅靠背静强度仿真分析52-54
• 4.2.1 座椅靠背静强度仿真分析模型和加载方式52
• 4.2.2 座椅靠背静强度分析结果52-54
• 4.3 座椅头枕后移量仿真分析54-57
• 4.3.1 座椅头枕后移量仿真分析模型和加载方式55-56
• 4.3.2 座椅头枕后移量仿真分析结果56-57
• 4.4 座椅头枕静强度仿真分析57-58
• 4.5 仿真结果与试验结果误差分析58-60
• 4.5.1 仿真结果与试验结果误差产生原因58-59
• 4.5.2 减小仿真结果和试验结果误差的方法59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 座椅部分结构的优化设计61-72
• 5.1 冲压薄板靠背骨架与轧制型材靠背骨架比较61-64
• 5.2 座椅靠背骨架结构的优化64
• 5.3 优化结构仿真分析64-69
• 5.3.1 座椅靠背加载条件下优化结构对比仿真分析65-67
• 5.3.2 头枕加载条件下优化结构的对比仿真分析67-69
• 5.4 结构优化方案的确定69-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 参考文献74-77
• 致谢77

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本文编号：289681