在國際上，有多種不同的測試程序來評估在側(cè)面碰撞中車輛對乘員的保護性能。例如，修訂后的FMVSS201法規(guī)(立柱側(cè)面碰撞)、FMVSS214法規(guī)(可變型障礙壁側(cè)面碰撞 MDB)及LINCAP 消費者測試規(guī)程、美國高速公路安全保險協(xié)會(IHS)的側(cè)面碰撞測試規(guī)程等等。從2006年7月1日開始，我國發(fā)布了汽車側(cè)面碰撞的乘員保護標準 GB 20071-2006，提高了對國產(chǎn)汽車側(cè)面碰撞保護的要求。

汽車座椅作為汽車內(nèi)乘員保護的重要部件，對于側(cè)面碰撞的要求非常高。許多汽車座椅供應(yīng)商經(jīng)過多年的經(jīng)驗總結(jié)開發(fā)出了一些針對座椅的側(cè)面碰撞中車輛對乘員的保護性能評價方法，并逐漸形成了各自的企業(yè)標準。其中包含靜力設(shè)計法規(guī)和帶假人的二次碰撞設(shè)計法規(guī)。由于靜力方法求解速度快，計算精度高，資源占用較少，在設(shè)計早期得到了很普遍的應(yīng)用，從一定程度上起到評價座椅側(cè)面碰撞乘員保護的作用。

目前，國內(nèi)的座椅供應(yīng)商還沒有座椅的側(cè)面碰撞座椅設(shè)計法規(guī)，本文參考了 GB 20071-2006 的一些座椅設(shè)計法規(guī)，提出了座椅側(cè)面碰撞的靜力設(shè)計法規(guī)。應(yīng)用 ABAQUS/Standard分析了某轎車座椅的側(cè)撞保護性能。

1 座椅側(cè)面碰撞的靜力設(shè)計法規(guī)的提出方法

為了實現(xiàn)座椅在側(cè)面碰撞中的保護作用，需要確定座椅能夠承載一定的側(cè)向載荷形成座椅側(cè)面碰撞的設(shè)計法規(guī)。GB 20071-2006 中對碰撞塊的定義如圖1所示。

圖1 碰撞塊的尺寸(正面)

圖2 碰撞塊的尺寸(側(cè)面)

根據(jù)座椅的尺寸、在整車中的位置和側(cè)撞過程中變形和載荷傳遞路徑的估計，我們可以針對特定的座椅，確定一個用于檢測座椅側(cè)面碰撞性能的測試塊的位置和尺寸，見圖3。將遠離車門一側(cè)的測試塊固定在靠近車門一側(cè)加載。載荷的大小或者位移量要求根據(jù)設(shè)計目標確定。

圖3 座椅側(cè)面碰撞的靜力法規(guī)測試塊

2 座椅側(cè)面碰撞的靜力分析實例

本文選取了國內(nèi)某轎車的座椅，根據(jù)其環(huán)境數(shù)據(jù)和GB 20071-2006 要求，確定了測試塊的尺寸250mm*150mm;根據(jù)整車側(cè)撞的情況確定了在座椅的靠背骨架上通過測試塊，施加載荷F=35KN，要求不允許出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的失效。

圖4是本文所選取的座椅模型和邊界條件;圖5是座椅在35KN下的變形圖:圖6為座椅在35KN下的應(yīng)力分布圖;圖7座椅在 35KN下的Y向位移分布圖。座椅側(cè)向最大位移為45.7mm。

圖4 座椅的 FE model

圖5 座椅在 35KN 時的變形圖

圖6 座椅在 35KN下的應(yīng)力分布圖

圖7座椅在 35KN下的Y向位移分布圖

為了提高側(cè)撞安全性，靠背骨架兩側(cè)的沖壓件、座墊支撐梁和滑軌選用了高強度鋼來保證其強度，其應(yīng)力分布見圖8，9，10。最大應(yīng)力分別為為708MPa、695MPa和885.7MPa，有一定的屈服但是沒有超過其拉伸極限 980MPa。

圖8靠背骨架兩側(cè)的沖壓件的應(yīng)力分布圖

圖9 座墊支撐梁的應(yīng)力分布圖

圖10 滑軌的應(yīng)力分布圖

由分析結(jié)果可以看出此座椅滿足側(cè)面碰撞靜力設(shè)計要求，沒有結(jié)構(gòu)失效;側(cè)向位移較小，保證了乘員在側(cè)面碰撞中的安全。由于確保了 35KN的載荷，從而保證該座椅在整車側(cè)面碰撞試驗中安全通過，做乘員起到了保護作用。

3 小結(jié)

座椅側(cè)面碰撞的靜力設(shè)計法規(guī)的提出，不僅為座椅設(shè)計階段提供了在側(cè)面碰撞中座椅乘員保護的檢測方法，而且使得靜力分析手段應(yīng)用在座椅的側(cè)面碰撞安全性方面，在座椅設(shè)計階段降低了設(shè)計成本，縮短了設(shè)計周期，成為當(dāng)前座椅設(shè)計方面行之有效的工程分析手段。

資料來源：達索官方