HyperMesh与LSDYNA协同仿真:汽车座椅头冲吸能测试

一、概述
汽车座椅要求给司乘人员提供便于操作,舒适安全的驾驶、乘坐位置。座椅必须安全可靠,应有足够的强度、刚度与耐久性,结构紧凑并尽可能地减少质量。为满足司乘人员舒适行所设置的各种调节机构,要有可靠的的锁止装置,以确保安全。
二、有限元 模型的搭建
1、座椅网格的建立
根据自己电脑性能,选择合适的网格尺寸划分网格。本文利用hypermesh进行座椅几何数模的中面抽取,网格尺寸为4mm。因为重点考察的是座椅背部的塑料背板,所以背板塑料件需要详细建模,网格尺寸控制在2mm。如图1 和图2所示。








图1








图2


座椅本身的焊接均采用可变形焊点梁进行模拟,如图3所示,螺栓连接采用螺栓的简化建模,如图4所示



图3




图4


2、材料属性
根据设计人员提供的BOM表信息,正确定义每个组件的材料和厚度。金属件材料选用分段线性塑性本构模型(Mat24),输入密度、弹性模量,泊松比以及应力应变曲线(保密需要,不提供)。如图5所示


图5

因塑料件材料参数获取的困难性,塑料件的材料本构模型也采用Mat24,如图6所示

图6  


3、导入头冲模块并定位

导入头冲模块,输入模块的参数,如图7所示


图7  

确定撞击点,正确摆放头冲模块位置,如图8




图8

三、接触设置及边界条件


1、座椅自身的单面接触设置

由于本工况是一个冲击过程,无法预估哪些部位产生接触,所以把整个座椅的组件都设置单面接触,避免遗漏接触。单面接触设置参数如图9所示


图9


2、座椅与头部模型的面面接触设置

考虑到能提取出头冲模型与座椅撞击点的接触力,单面接触无法输出接触力,所以这里设置为面面接触,参数如图10所示


图10  

3、螺栓预紧力的加载,如图11所示


图11  

4、地板的固定约束
地板的固定约束,有两种约束方式
第一种,约束安装螺栓孔的自由度,关键字为Bound_Spc
第二种,把地板设置为刚体,在材料中约束刚体的自由度,如图12所示

图12

四、仿真结果
1、接触力(Binout->rcforc)


2、仿真动画


3、塑料件应变


4、头型加速度曲线(binout->nodout)




五、结论
由以上结果可以得出:
1、塑料背板没有破碎飞出风险。
2、3毫秒脉宽加速度峰值为41.4g,未超过80g,满足法规要求。

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