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乘員的保護(hù)能力，客車座椅及其固定點強度的國家標(biāo)準(zhǔn)GB13057-2014目前已從推薦性標(biāo)準(zhǔn)升級為強制性實施標(biāo)準(zhǔn)。為了保證所設(shè)計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。對客車座椅強度的動態(tài)安全性分析，需重點關(guān)注座椅自身結(jié)構(gòu)的強度和剛度、與車輛固定件的強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，建立了客車座椅動態(tài)試驗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)建立客車座椅動態(tài)試驗的有限元模型，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)置并提交計算。利用座椅靠背位移與時間歷程曲線、骨架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變云圖、頭部HIC值的時間歷程曲線、胸部加速度的變化曲線及左右大腿受力的時間歷程曲線等評價指標(biāo)對座椅安全性的仿真分析結(jié)果進(jìn)行評價。
　　(3)以實際試驗測試結(jié)果為基礎(chǔ)，與

4、仿真結(jié)果進(jìn)行了對比，驗證了座椅動態(tài)試驗仿真模型的可靠性及有效性。把試驗測試結(jié)果與國標(biāo)進(jìn)行對比，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)及靠背強度等5個變量作為設(shè)計變量，以降低假人WIC值為目標(biāo)，運用Isight優(yōu)化軟件建立了LS-DYNA與MADYMO耦合后