客車座椅-乘員耦合碰撞系統(tǒng)仿真分析與優(yōu)化.pdf

1、據(jù)相關(guān)資料表明，在客車碰撞所造成的人員傷亡中，因乘員與座椅之間的二次碰撞或座椅與車體相連部位的失效占了相當(dāng)大的比例。為了提高我國客車在碰撞事故中對(duì)乘員的保護(hù)能力，客車座椅及其固定點(diǎn)強(qiáng)度的國家標(biāo)準(zhǔn)GB13057-2014目前已從推薦性標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)為強(qiáng)制性實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。為了保證所設(shè)計(jì)的座椅能滿足新法規(guī)要求，必須深入研究客車座椅及其固定支架的結(jié)構(gòu)變形及乘員在碰撞過程中的傷害情況。
　　汽車碰撞過程是一個(gè)瞬間的復(fù)雜的物理變形過程，它包含了幾何非線

2、性，材料彈塑性變形非線性和零部件間復(fù)雜的接觸非線性等特征。對(duì)客車座椅強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)安全性分析，需重點(diǎn)關(guān)注座椅自身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度、與車輛固定件的強(qiáng)度及人體傷害值之間的關(guān)系。
　　本文依據(jù)GB13057-2014法規(guī)要求、CAE數(shù)值仿真分析理論及Isight優(yōu)化分析理論，建立了客車座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的有限元模型與多面體剛性假人的耦合仿真模型及優(yōu)化工作流。主要研究內(nèi)容有:
　　(1)建立客車座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的有限元模型，接著調(diào)用MADYMO的

3、HybridⅢ50％男性假人，并調(diào)整其姿態(tài)，使假人能平穩(wěn)、舒適地坐在座椅上。
　　(2)運(yùn)用MADYMO Coupling Assistant工具把已建好的有限元模型及調(diào)整好的多面體假人進(jìn)行耦合設(shè)置并提交計(jì)算。利用座椅靠背位移與時(shí)間歷程曲線、骨架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D、頭部HIC值的時(shí)間歷程曲線、胸部加速度的變化曲線及左右大腿受力的時(shí)間歷程曲線等評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)座椅安全性的仿真分析結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　(3)以實(shí)際試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果為基礎(chǔ)，與

4、仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)仿真模型的可靠性及有效性。把試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與國標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，得出了座椅結(jié)構(gòu)的變形符合要求，假人頭部HIC值過大，不滿足要求，胸部加速度、左右大腿受力等均滿足法規(guī)要求。
　　(4)根據(jù)客車座椅的實(shí)際工藝及改進(jìn)的可行性，初步選取了安全帶的厚度、靠背泡棉剛度、座墊剛度、座墊摩擦系數(shù)及靠背強(qiáng)度等5個(gè)變量作為設(shè)計(jì)變量，以降低假人WIC值為目標(biāo)，運(yùn)用Isight優(yōu)化軟件建立了LS-DYNA與MADYMO耦合后