座椅骨架静强度分析方法
汽车座椅骨架的CAE分析及轻量化设计
第2期机电技术汽车座椅骨架的CAE 分析及轻量化设计葛存啸黄键（福州大学机械工程自动化学院，福建福州350108）摘要：汽车座椅骨架是汽车座椅的重要组成部分，对其进行轻量化设计，对于节能和提高车辆的安全性和舒适性都十分重要。
文章对汽车座椅骨架进行了设计并绘制出主要部件的三维模型结构；运用Hypermesh 软件对骨架的CAD 模型进行了前处理，将经过前处理的模型导入Ansys Workbench ，并结合相关国家标准对设计的汽车座椅骨架进行了静强度分析、模态分析；使用不同的方法对不同零件进行轻量化设计，最终在保证座椅静强度以及模态频率需求的前提下使得座椅减重14.9%。
关键词：汽车座椅；CAE ；轻量化中图分类号：U463.83+6文献标识码：A文章编号：1672-4801（2020）02-103-04DOI:10.19508/ki.1672-4801.2020.02.029作者简介：葛存啸（1996—)，男，本科生，从事汽车CAD/CAE 、机械电子学习与研究。
汽车座椅作为整车约束系统的重要组件，能够提升驾驶员操作和驾驶的舒适性，同时可以确保驾驶员的安全。
我国汽车行业的快速发展使得人们对于汽车座椅的要求愈发严格，汽车座椅的设计制造已经涵盖了各种学科、各种领域[1]。
汽车座椅包括骨架、头枕和发泡材料等零部件，作为占汽车座椅总重一半以上且承担了绝大多数座椅功能的座椅骨架是整个汽车座椅系统中最核心的部件。
1汽车座椅骨架设计汽车座椅骨架尺寸参照现行国家标准GB11550—2009、GB15083—2006进行设计，汽车座椅靠背骨架的结构主要有管框结构、冲压钣金结构和管框钣金复合结构。
冲压钣金结构能够在保证强度的情况下，减少重量，降低成本。
管框结构骨架强度相比于冲压钣金结构低一些，且不易实现复杂功能；但由于其结构和制造工艺均比较简单，冲压模具投入少、成本低。
管框钣金复合结构与管框结构和冲压钣金结构相比较兼具强度高和成本低的特点，且能够在相对简单的制造工艺下实现比较复杂的功能，故本次设计采用管框钣金复合结构。
某轿车后排座椅骨架CAE分析及轻量化设计
某轿车后排座椅骨架CAE分析及轻量化设计随着现代科技的快速发展，汽车作为一个重要的交通工具，不断地在各个方面得到了升级和完善。
其中，座椅骨架作为一项关键的结构部件，其性能和质量直接关系到乘坐者的安全和舒适性。
本文将针对某轿车的后排座椅骨架进行CAE分析和轻量化设计。
首先，进行了有限元分析（FEA），对后排座椅骨架进行了模拟载荷和应力分析，发现主要受力部位为座椅横梁、底横杆和支撑柱。
经过计算和优化，设计出了一种新的轻量化骨架结构——采用高强度铝合金材料，配合特殊的构造，将骨架重量成功减少30%以上。
针对新的骨架结构，进行了数值模拟，发现其强度和刚度性能均达到了设计目标。
同时，在这种轻量化设计的结构下，座椅的舒适性和稳定性也得到了提升。
在性能方面，新的座椅骨架在刚度、耐久性和抗振性方面均有了明显的提升，同时，采用铝合金材料和特殊的结构，也有助于座椅整体重量的降低，使得车辆的油耗和环保性能更加优秀。
此外，新的座椅骨架还具有其他优点，例如加工成本低、易于维修和更换、可适应多种型号的轿车等等。
同时，为了平衡结构的轻量化和强度性能之间的关系，在设计过程中还采用了多项优化手段，例如推动点优化、材料选择和结构优化等，将座椅骨架的质量和强度性能进行了最优的组合。
综上所述，对某轿车的后排座椅骨架进行了CAE分析和轻量化设计。
新的结构采用高强度铝合金材料，经过数值模拟优化，将骨架重量减少了30%以上，同时其强度、舒适性和可靠性能均得到了提升。
通过优化设计和多种优化手段的应用，使得结构的轻量化和强度性能之间达到了最佳的平衡，为轿车的性能和质量带来了进一步的提升。
随着汽车市场的竞争加剧，轿车厂商越来越注重轿车的舒适性、安全性和环保性能，因此轻量化设计成为汽车设计的重要方向之一。
在这个背景下，轿车座椅骨架的轻量化设计也越来越受到关注。
在本篇文章中，我们将介绍座椅骨架的轻量化设计和其对轿车整体性能的影响。
座椅骨架是座椅的支撑结构，通常由金属材料制成。
汽车座椅头枕强度CAE分析及优化设计
第一作者：严莉，女，1980年生，工程师，现从事车辆有限元分析仿真工作。
3 计算结果分析
3.1 移动后移量的确定
相对R点产生向后373 Nm力矩的初始作用力作用在假背上
图3 移动后移量计算结果
图4 座椅骨架应力图5 座框弯管局部应力
图2 座椅有限元模型
4 优化设计
座椅弯管以及头枕弯管强度不够，有可能是其自身强度不. All Rights Reserved.
图6 座椅静力有限元模型
通过观察座椅骨架应力分布，发现在头枕弯管、座框大弯
管、靠背边板以及调角器上板处的应力较大，故将它们的厚度作
图8 优化后座椅骨架应力
5 结束语
图7 各变量对优化目标影响程度
从图7可以看出，头枕弯管（图中绿色线条）、座框大弯管。
应用Hypermesh软件进行汽车座椅强度及碰撞仿真分析
应用Hypermesh软件进行汽车座椅强度及碰撞仿真分析随着汽车工业现代化技术的发展，汽车广泛的进入人们生活中，而汽车座椅做为与人体直接接触的部件，其舒适性和安全性的重要程度是不言而喻的。
本文应用Hypermesh软件对汽车座椅静强度及碰撞及逆行有限元仿真分析，以供参考。
标签：汽车座椅；强度；碰撞；有限元仿真分析引言近年来，随着汽车保有量的增加，汽车道路交通事故呈逐年上升趋势。
在这些事故中，座椅作为减少损伤的安全部件对乘员起到了决定性的保护作用，使其成为汽车安全性研究中的重要部件。
采用有限元仿真技术，对座椅靠背进行静强度以及碰撞冲击强度分析，可减少开发过程中设计、试验、分析和评价循环的成本，缩短研究时间。
GB15083-2006标准中要求：当座椅处于制造厂所规定的正常使用位置时，构成行李舱的座椅靠背或头枕应具有足够的强度以保护乘员不因行李的前移而受到伤害。
试验的过程中及试验后，如果座椅及其锁止装置仍保持在原位置，则认为满足此要求。
一、汽车座椅有限元模型的建立（一）、搭建模型：用Hypermesh中的提取中面功能，抽取中面建立有限元模型，搭建被测汽车座椅骨架模型和地板模型，在不影响正常分析结果的前提下适当简化了运算模型，见图1。
图1 座椅强度分析的有限元模型其中座椅骨架采用壳单元进行网格划分，采用单元长度基准为10mm、最小单元长度不小于5mm、最大单元长度不大于13mm的规则来划分网格。
各钣金件之间的焊点和螺栓用刚性连接模拟。
建立的有限元模型共有节点个28640，壳单元23477个，体单元7718个，刚性连接694个。
利用ANSA软件LS-DYNA 模块对图1所示模型进行边界条件的加载及其属性（材料参数和厚度）定义，其中座椅骨架所用材料及厚度、直径见表1。
模型的加载过程按照标准GB15083-2006中的要求进行，发生碰撞前，行李箱模块以50km/h的初速度做减速运动，减速度为20g。
表1 座椅骨架材料（二）、边界条件的确定在进行座椅强度分析时，根据座椅与车身地板的连接形式和安装位置，在座椅骨架中锁柄连接处以及靠背与车身地面的铰接处施加约束。
座椅骨架静强度分析方法
座椅骨架静强度分析方法付大成;陈道炯;马超【期刊名称】《计算机仿真》【年(卷),期】2011(28)8【摘要】The static strength of seat frame structure is an important factor of safety and comfortable seats. The physical experiments are complex and uncertain, once the test is invalid, repeating the test will increase the substan-tial additional costs and development cycle. According to the requirements of country regulations and the load condi-tions of seat frame, based on FE technology, we build the physical model, use Hypermesh as a pre -treatment, and use Abaqus for analysis calculation and post - processing with Hyperview. The accuracy of FEA through mechanics a-nalysis is examined, and the static strength of seat frame model is tested according to the country regulations. Through the FE technology, in the design phase of the seat frame, the design structure can be quickly and efficiently verified to be better for the seat design.%汽车座椅骨架的结构静强度是影响座椅安全和舒适性的重要因素,必须进行静强度试验,但是物理试验存在复杂和不确定性,一旦出现试验失效,重复试验会增加大笔额外开支和研发周期.在分析座椅骨架载荷基础上,根据国家法规要求,通过有限元技术进行了座椅骨架静强度仿真.用Hypermesh对物理模型进行前处理,Abaqus软件进行有限元分析计算,Hperview进行计算结果的后处理,并按国家法规对座椅静强度要求对设计模型进行子检验.基于多种有限元软件,可以在座椅骨架设计阶段就能快速有效地对设计结构进行验证,以检验其合理性.【总页数】4页(P306-309)【作者】付大成;陈道炯;马超【作者单位】上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海理工大学机械工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TH128【相关文献】1.客车乘客座椅骨架静强度分析的有限元模型简化 [J], 叶彪2.地铁车辆座椅骨架结构强度分析及其优化 [J], 刘客;谭晓东;徐欣;侯彦凯3.汽车座椅安全带固定点强度分析及骨架轻量化设计 [J], 符大兴; 李登云; 刘华官; 莫先培; 韦晶晶4.一种镁合金座椅骨架的强度性能研究 [J], 陈甜斌5.汽车座椅骨架塑性极限分析方法 [J], 罗智恒;丁晓红;王海华;季学荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
轿车驾驶员座椅骨架强度的有限元仿真分析
轿车驾驶员座椅骨架强度的有限元仿真分析孙丹丹姚为民（吉林大学汽车工程学院）摘要：在座椅骨架的强度分析中应用运算机仿真方式能够有效地降低开发本钱、缩短开发周期。
本文要紧针对某轿车驾驶员座椅骨架的强度和头枕的后移量进行了仿真分析，在研究的进程中利用公司的有限元前、后处置软件和有限元分析软件进行建模、仿真分析和结果处置，并通过实验对仿真分析的结果进行了校验。
关键词：轿车座椅骨架有限元分析1.结构的几何模型该轿车驾驶员座椅骨架的几何模型是对其座椅骨架的零部件进行分析、测量、简化后，在提供的几何建模模块中构建完成的。
第一考虑简化座椅骨架中对强度阻碍很小的部份，这部份结构的特点是形状较为复杂，构建几何模型时可能会有必然的困难，但在整个座椅系统中又是不可缺少的，如盆形底座中的孔结构,在整个座垫骨架总成中要紧起到减轻结构重量的作用，对座椅骨架的强度大体没有阻碍，因此，在进行强度分析时能够临时不考虑；还有一些零部件的设计只是知足结构上的需要，对强度的阻碍也很小，咱们以为这部份结构能够进行适当的简化，如靠背侧梁上的一些翻边和圆孔，要紧辅助靠背的横、竖钢丝和弹簧与侧梁的连接，对结构强度的阻碍也很小，因此该部份结构在作强度分析时也能够作适当的简化；另外，靠背骨架总成中的横、竖钢丝和弹簧元件对座椅的强度阻碍不大，能够将该部份结构在建模时忽略。
第二，座椅骨架中一些小的过渡圆角结构，若是在构建几何模型时将其考虑到模型中，那么在成立有限元模型时就可能产生一些质量较差的单元，因此能够在构建几何模型时不考虑这部份结构，而是在成立有限元模型时进行补充，如此处置一方面能够减轻几何建模的工作量，同时也能够减少在划分有限单元时由于孔洞结构带来的质量较差的单元，这对提高计算精度也很成心义。
2.结构的有限元模型中的有限元模块，为用户提供了丰硕的单元库，对不同的结构如杆、梁、板、实体进行有限元概念十分方便。
本文研究的座椅骨架主若是由诸多薄板件和长管结构件焊接而成的，在利用进程中常常会受到弯曲力和剪切力的作用，因此在进行有限元模型概念时要紧采纳SHELL板单元和BEAM梁单元。
汽车座椅骨架强度分析及结构优化
Internal Combustion Engine &Parts0引言中国汽车工业发展迅速，产销量不断增加。
中国汽车工业协会报告指出，2017年全球汽车销售总量突破9000万辆，中国占了总销量的四分之一[1]。
座椅作为汽车的重要零配件，为司乘人员提供便于操作、舒适安全的驾驶和乘坐位置。
对部分轿车来说，座椅比变速箱、底盘和车身都要昂贵[2-4]。
汽车座椅的设计与整车的设计密切相关[5]。
座椅的强度主要由骨架提供，从安全角度考虑，骨架必须具有足够的强度，但若强度过高，会造成不必要的成本浪费[6]。
在现代座椅骨架设计中，传统的材料力学计算方法和现代CAE 分析方法，均能较精确的计算出座椅的实际强度，从而使座椅设计更合理和经济[7]。
本文对某型汽车单边角调式驾驶员座椅骨架进行设计，用有限元方法分析座椅骨架及零部件受力和运动情况，根据分析结果对骨架设计和零部件布局进行优化，以满足国家标准强度要求并具较好经济性。
1座椅骨架设计1.1靠背骨架设计靠背骨架的作用是将乘客的身体约束在固定位置，在汽车转弯时通过靠背两侧限制乘客左右晃动，碰撞时保护住乘客上身。
作为座椅总成的一个关键零件，性能直接影响座椅总成强度、刚度、稳定性。
常用的有管框式、管钣复合式、全钣金式骨架，本设计中座椅对强度没有特殊要求，选用易制度、成本低的管框式靠背骨架。
骨架选用材料见表1。
在CATIA 环境下建立三维实体模型，对靠背钢管进行简单工况下的CAE 分析。
分析后得到应力图1和位移图2，图中偏红色区域代表应力较大或位移较大。
靠背钢管最大位移在上端，为14.753mm 。
靠背骨架上端整体位移较大，且下端应力较大受力状态不理想。
故将______________________________基金项目:湖南省自然科学基金（2018JJ4059）。
作者简介:曾华（1995-），男，湖南常德人，硕士研究生，主要研究方向为机械产品力学性能的数值分析方法；刘静（1995-），女，江苏南通人，硕士研究生，主要研究方向为机械产品力学性能的数值分析方法。
汽车座椅强度影响因素及质量控制对策
技术与检测Һ㊀汽车座椅强度影响因素及质量控制对策张㊀敏摘㊀要：安全带作为汽车座椅的重要组成部分，能有效减少车辆碰撞等交通事故中人体惯性造成的伤害㊂如果安全带固定点的强度不能满足规定要求，交通事故中安全带脱落㊁安全带扣撕裂的现象会造成人员伤亡㊂关键词：汽车座椅；安全固点；安全带一㊁引言在２０１２年１０月１０日国务院第２１９次常务会议通过了‘缺陷汽车产品召回管理条例“，２０１３年１月１日起施行㊂将部门规章上升为行政法规，进一步加强和完善了我国缺陷汽车产品召回管理，保证了汽车产品的使用安全㊂条例规定，批量汽车产品的缺陷是汽车产品召回的法律原因㊂所谓缺陷，是指同一批次㊁同一型号㊁同一类别的汽车产品，由于设计㊁制造㊁标识等原因，普遍存在不符合国家标准和行业标准，保护人身㊁财产安全的情况，或者其他危及人身㊁财产安全的危险㊂汽车生产企业对其汽车产品的质量负有责任，因此汽车生产企业和零部件生产企业在产品设计和制造过程中应严格控制产品质量，以满足国家法律法规的要求㊂二㊁汽车座椅静强度仿真分析（一）座椅总成静强度仿真分析１．座椅总成在承受载荷后左右对称点处应力分布基本相同，应力较大的部位主要集中在调角器与靠背连接部位及调角器与座盆侧板连接部位，最大应力出现在调角器与靠背连接部位，最大值为２２０ＭＰａ；由于靠背所采用的是Ｓｔ１２钢板，仿真分析的最大应力值没有超过材料２７５ＭＰａ的屈服极限，其余部位的应力均处于２００ＭＰａ以下㊂２．座椅在承受通过质心水平向前的２０倍重力的载荷时，最大位移处在靠背连接头枕的横管处，最大位移量为４ｍｍ㊂３．该座椅总成在静态工况下情况较好，没有出现部件破坏或座椅与车体分离的情况，符合国家标准的要求，最大应力处属于局部应力集中，对座椅安全性影响不大㊂（二）座椅靠背静强度仿真分析１．当座椅靠背承受上述载荷时，较大的应力主要集中在角度调节器与座椅靠背的连接部位㊁座椅靠背的侧架以及角度调节器与座盆侧板的连接部位㊂最大应力出现在角度调节器与座椅靠背的连接部位，最大值为２１４．２ＭＰａ㊂由于座椅靠背由ＳＴ１２钢板制成，其屈服极限为２７５ＭＰａ，最大应力不超过材料的屈服极限㊂２．在连接靠背和头枕的横管处，座椅的最大位移为１１．１ｍＭ㊂当施加５３０Ｎｍ的扭矩载荷时，该车座椅靠背的性能能够满足法规的要求，并且有很大的裕度㊂（三）座椅头枕静强度仿真分析第１个载荷步为对座椅靠背施加向后翻的５３０Ｎｍ的力矩，座椅上框中部与Ｒ点的垂直距离为５０７．５ｍｍ，因此对上框施加１０４４Ｎ的力㊂第２个载荷步为对头枕平行于躯干基准线向下６５ｍｍ处施加３７３Ｎｍ的力矩，加载点距Ｒ点处距离为７５７ｍｍ，因此对头枕施加４９２．５Ｎ的力，分步测二者的位移量㊂第３个载荷步的加载点与第２个相同，并将载荷增加至８９０Ｎ，检查头枕㊁座椅及骨架等有无破损或脱落㊂（１）当对座椅靠背施加向后翻的５３０Ｎｍ力矩时，座椅头枕的位移量为１０．３３ｍｍ；在头枕上所规定的位置施加３７３Ｎｍ的力矩后，头枕同一点的位移量为４１．４６ｍｍ，则头枕的后移量为３１．１３ｍｍ；均小于法规规定的１０２ｍｍ，故该汽车座椅头枕后移量满足要求㊂（２）应力较大部位主要集中在调角器与座盆侧板，应力的最大值出现在调角器与座盆侧板连接部位，大小为３６１．４ＭＰａ㊂在此工况下，最大应力超过侧板所用ＳＴ１２材料屈服极限的２７５ＭＰａ，但不超过材料强度极限的４１０ＭＰａ㊂座椅骨架结构各部位的最大应力未达到应力极限，即在此工况下座椅不发生断裂，满足‘座椅头枕静强度规定“的要求，但当改变材料使座椅总成产生最大应力时，保证了材料的塑性变形，有利于提高座椅的安全性㊂三㊁座椅头枕强度和位移试验（一）试验设备座椅头枕试验装置的要求如下：（１）前后㊁左右㊁上下三个工作位置的位移采用电动调节；（２）三个工作位置可实现同步加载；（３）头枕和靠背的加载采用伺服电机和电动缸；（４）靠背自重和加载控制精度可自动补偿；（５）头枕位移㊁载荷㊁靠背角度和扭矩的可靠测试；（６）数据报表的存储㊁查询㊁调用和打印㊂（二）试验方法座椅头枕的静强度和位移试验应在专用试验台上进行㊂试验前，应进行座椅头枕的准备工作，包括：（１）确定头枕的基准点；（２）确定头枕的高度；（３）确定头枕的宽度㊂当试验中使用的假人头部作用于头枕时，头枕与座椅之间的固定方式应确保不存在可能导致靠背和座椅固定处受伤的刚性突出物㊂四㊁结语针对某乘用车座椅结构强度问题，依据ＧＢ１４１６７－２０１３法规和ＧＢ１５０８３－２００６法规进行了座椅安全带固定点强度和头枕强度的仿真分析与试验，结果表明，阀座的整体应力分布比较均匀，最大应力位置属于局部应力集中，最大变形位置不超过材料的断裂伸长率，阀座的位移不超过规范规定的１０２ｍｍ，因此安全可靠座椅不会受到影响㊂实验结果与仿真结果的误差率仅为６．４８％，验证了仿真模型的准确性和可靠性㊂仿真结果具有较高的参考价值㊂参考文献：［１］谢友志．汽车安全座椅改进设计［Ｊ］．湖北汽车工业学院学报，２０１９，２３（２）：７８－８０．［２］王宏雁，张丹．汽车座椅有限元建模与计算［Ｊ］．同济大学学报：自然科学版，２０１９，３２（７）：９４７－９５１．［３］姚为民．汽车座椅结构安全性与空气悬挂式座椅减振性能研究［Ｄ］．长春：吉林大学车辆工程学院，２０１８．［４］王胜玉．自由曲面重构关键技术的研究［Ｄ］．兰州：兰州理工大学机电工程学院，２０１９．作者简介：张敏，长城汽车股份有限公司河北省汽车工程技术研究中心㊂９６１。
一种镁合金座椅骨架的强度性能研究
摘要：为满足未来汽车对座椅轻量化的要求，提出一种轻量化镁合金座椅骨架设计方案。
该方案中镁合金靠背和坐盆均为一体式结构，可以在保证骨架强度性能的同时降低骨架重量。
为了研究镁合金座椅骨架的静态及动态强度性能，分别使用Ls-Dyna 软件以及软钢模样件对镁合金座椅骨架进行了FEA 仿真分析和强度试验验证，结果表明镁合金座椅骨架可以满足试验标准要求。
在保证强度足够的情况下，新设计镁合金座椅靠背比原钢结构靠背总成重量减轻44.5%，新设计镁合金座椅坐盆比原钢结构坐盆总成重量减轻37.2%。
关键词：轻量化设计镁合金座椅静态强度动态强度中图分类号：U463.836文献标识码：BDOI ：10.19710/ki.1003-8817.20200155一种镁合金座椅骨架的强度性能研究陈甜斌（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804）作者简介：陈甜斌（1987—），男，工程师，硕士学位，研究方向为汽车座椅设计。
1前言在2020年CES 国际消费电子展上，国际知名汽车公司纷纷发布了面向未来自动驾驶时代的概念车型，例如奔驰的Vision AVTR 、宝马的i3Urban Suite 等。
而聚焦到未来座椅的设计上，各大汽车厂商都不约而同地选择了更具科技感和未来感的轻量化座椅。
可以预见，轻量化设计必然会成为未来汽车座椅设计的最为明显的趋势之一。
由于传统汽车座椅骨架的重量在座椅总成重量中占据较大比例，一般在60%~70%，所以座椅轻量化的实现关键在于座椅骨架的轻量化。
目前在座椅骨架轻量化领域，主流整椅厂商和汽车厂商主要在2个方向进行研究，一方面优化座椅骨架的结构，去除冗余设计；另一方面则是尝试在座椅骨架上使用新型轻质材料，例如高强度钢、镁合金、铝合金、碳纤维等。
其中，通过优化座椅骨架结构设计的方法，一般可以为整椅带来10%～15%的减重空间，对座椅轻量化提升有限[1]。
因此，为适应未来汽车对座椅轻量化的需求，轻量化座椅骨架技术将成为未来的一个重要研究方向。
驾座头枕静强度有限元分析报告
右靠背边板的应力/应变图T=1.2mm
材料： QSTE420 屈服强度：420MPa 极限应力：556.8MPa 极限应变：14.8%
左靠背边板的应力/应变图T=1.2mm
材料： QSTE420 屈服强度：420MPa 极限应力：556.8MPa 极限应变：14.8%
结论
从以上分析计算结果表明，在靠背施加373Nm的载荷后，头型施力 373Nm情况下，头型和泡沫的接触点相对于基准线距离为为65.7mm （见第10页、 第11页 ）, 没有超过102mm！但加力至890N时，头枕 杆弯曲严重，其强度存在风险，建议更换材料。
300ms时,没发现骨 架破坏，但变形很大， 头型有滑出的风险。
头枕杆的应力/应变图（空心杆D12-2mm） 此杆严重弯曲，有风险存在！
材料： Q195 屈服强度：195MPa 极限应力：415.8MPa 极限应变：27.8%
背框管的应力/应变图（空心杆D25-1.5mm）
材料： Q235 屈服强度：235MPa 极限应力：472.5MPa 极限应变：23.1%
前座静强度有限元分析报告 GB11550-2009
加载示意图
373Nm后增到890N
373Nm
820mm
65mm
人体模型靠背加载曲线
100%
加载曲线 (作用在头型上的力）
890N
195%
施力460N,相当于373Nm
100%
整个座椅的变形过程（动画）
头枕在受力时的变化情况（动画）
整个座椅骨架的变形过程（动画）
另：从以往的经验来看，本座椅较高，请确认是否和车身顶部校验过 ，是否有功能上的干涉？
骨架在受力时的变化情况（动画）
Hale Waihona Puke 靠背施加373Nm时状态100ms时，靠背 施加力矩373Nm结束。
汽车座椅 座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法
下列术语和定义适用于本标准。 3.1
车辆型式 vehicle type 是指在下列主要方面没有差异的车辆。 3.1.1 座椅的结构、形状、尺寸、材料以及质量，允许座椅蒙皮和颜色不同；允许质量差在批准座椅型式的座椅质量的5%范 3.1.2 座椅、座椅靠背及其组成部件的调节装置、位移装置及锁止装置的型式和尺寸； 3.1.3 座椅固定装置的型式和尺寸； 3.1.4 头枕的尺寸、构架、材料和衬垫，允许其蒙皮和颜色不同； 3.1.5 头枕附件的型式和尺寸，若头枕为分体式头枕还包括头枕连接部件的特性。 3.2 座椅 seat 供一个成年乘员乘坐且有完整装饰并与车辆结构为一体或分体的乘坐设施。它包括单独的座椅或长条座椅的一个座位。 3.3 长条座椅 bench seat
区域l内为2.5 mm； 区域2内为5.0 mm； 区域3内为3.2 mm； 区域的定义见5.8。 4.1.4.1 本规定不适用于： 4.1.4.1.1 表面凸起部分的突出高度小于3.2 mm，且突出高度不超过突出部分宽度一半的区域； 4.1.4.1.2 最后排座椅和背对背安装的座椅； 4.1.4.1.3 位于通过该排座椅最低R点的水平平面以下的座椅靠背部分(如果每排座椅高低不同，则 从后排座椅起，该水平面应通过前排座椅的“R”点，在垂直方向或高或低形成一个台阶)； 4.1.4.1.4 诸如“柔性金属网”部件。 4.1.4.2 位于5.8.1.2规定的区域2内的表面，若满足本标准附录C规定的靠背吸能性试验，则允许其曲率半径小于5 mm，但不 表面应加衬垫以避免座椅与乘客头部直接接触。 4.1.4.3 位于上述区域内的部件，若表面材料邵尔(A)硬度低于50，则上述除对附录C规定的靠背吸能性试验要求之外的所有要 件。 4.1.5 在按5.2和5.3规定进行的试验过程中或试验后，座椅骨架、座椅固定装置、调节装置、移位折叠装置或其锁止装置均不 在碰撞过程中不会增加伤害程度的永久变形(包括断裂)且能承受规定载荷。 4.1.6 在进行5.3和附录F中F.2.1规定的试验过程中，锁紧装置不得松脱。 4.1.7 试验后，用于或有助于乘员通过的移位折叠装置应处于工作状态，且至少保证能解锁一次，并按需要使座椅或座椅的一 对于其他座椅移位折叠装置、调节装置和锁止装置，允许产生变形、断裂，但不允许失效，并保持在原位置。对于带有头 5.4.3.6试验过程中或试验后，如座椅或座椅靠背不出现断裂，则座椅靠背及其锁止装置满足5.2规定。否则，应进行5.2规定 椅靠背及其锁止装置的强度是否满足该规定要求。 对于座位个数多于头枕个数的座椅(长条座椅)，也应进行5.2规定的试验。 4.2 M2、M3和N类汽车座椅的一般技术要求 4.2.1 座椅及长条座椅必须牢固地固定在汽车上。 4.2.2 可移动的座椅和长条座椅在其使用位置都应能自动锁紧。 4.2.3 可调式座椅靠背在调节范围内任意位置都应能锁止。 4.2.4 所有可前翻的座椅或可折叠的座椅靠背，在其使用过程中都应能自动锁止。 4.3 头枕的安装 4.3.1 M1类型汽车的头枕应安装在前排外侧座位上。装在用于其他类车辆和其他座位位置的头枕，其座椅也可以按照本标准进 4.3.2 M2类(总质量3500 kg以下)和N1类车辆的前排外侧座位应安装符合GB ll550的头枕。 4.4 装备或可以装备头枕座椅的特殊规定 4.4.1 头枕在任何使用位置上，都不应有任何可能对乘员造成伤害的凸起或尖棱。 4.4.2 位于5.8.1.1定义的区域1内的头枕，其前、后表面应满足下列吸能要求。 4.4.2.1 如果按照本标准附录C规定的方法进行试验，头型的减速度大于80 g的持续时间不应超过3 ms，并且试验过程中或试 的边棱出现。 4.4.3 位于5.8.1.2定义的区域2内的头枕，其前、后表面都应装有衬垫，以防乘员头部与骨架部分直接接触，并且满足适用于 的4.1.4的规定。 4.4.4 上述4.4.2和4.4.3规定不适用于最后排座椅头枕的后表面部分。 4.4.5 头枕在座椅或车身构件上的固定方式应保证头枕在试验过程中，由于头型的作用压力，其衬垫内或头枕与靠背连接处
座椅骨架疲劳强度试验的开发与研究
座椅骨架疲劳强度试验的开发与研究
座椅骨架疲劳强度试验是一种为了测试座椅在使用过程中其骨架结构是否能够承受住长时间使用产生的各种疲劳而做的试验。
这种试验方法需要进行模拟人体在座椅上进行长时间坐卧产生的压力与疲劳，从而对座椅的骨架结构进行测试。
在目前的科技条件下，对座椅骨架疲劳强度试验的开发与研究主要面临两大挑战。
首先，模拟人体在座椅上进行长时间坐卧产生的压力与疲劳，需要一种能够准确模拟出人体坐卧时的重力分布、座椅骨架接受压力的点和压力大小的测试设备。
其次，由于座椅的骨架结构复杂，试验结果的数据处理和分析也相对复杂。
为了突破以上两大挑战，目前的研究者在开发新的座椅骨架疲劳强度试验设备时，已经开始使用更先进的科技手段。
比如，借助于仿真技术，可以更准确地模
拟出人体坐卧时的重力分布和压力点。
此外，通过使用大数据分析技术，可以从海量的试验结果数据中，快速而精准地提取出对座椅骨架疲劳强度有用的信息。
总的来说，随着科技的进步，座椅骨架疲劳强度试验的开发与研究也在不断推进，相信随着时间的推移，我们会发现更为准确，更为快速的测试设备和方法。
座椅骨架强度分析及零部件设计优化
座椅骨架强度分析及零部件设计优化引言汽车座椅属于汽车的基本装置，是汽车的重要安全部件，其主要作用是为乘员提供支撑、确定乘员位置，提供乘员驾乘舒适性以及保护乘员不受伤害。
随着汽车行业竞争日趋激烈，如何在保证安全等级不降的前提下，对产品结构优化，进行成本控制是当前很多主机厂研究的重要课题之一。
座椅的安全性主要取决于骨架强度；座椅骨架是由靠背骨架和坐垫骨架及核心件三部分组成，并由安装支脚通过螺栓固定在车身横梁上；其中座椅的核心件一般包括角调器总成、高调器总成和滑轨总成等，这些核心件一般是由专业厂家设计制造，产品质量一致性和通用性较高。
座椅靠背骨架总成是一般是由钢管框架、左右角调器总成（角调上下连接板和角调器核心件）、侧面支撑钢丝以及靠背弹簧等组成，如图1所示。
中高端车型一般采用冲压件框架替代钢管框架结构。
当前市场上A0级以下的车型成本压力巨大，经市场调查62款A0级以下车型低配前座椅骨架，其中单边角调骨架43款，约占70%；可见单边角调座椅骨架是A0级以下车型主流配置。
图1本文以某单边角调式座椅靠背骨架为例，用有限元方法分析座椅骨架及零部件受力情况，并与试验结果对比；参照有限元分析与试验结果对比，对零部件进行设计优化，以满足设计要求。
1、有限元分析工况与试验方法差异对比1.1 金属材料耐久性与静强度关系就钢材而言，当其承受正、负相等的交变应力时，其疲劳强度（材料承受的最大应力值）随材料可以承受的交变次数的增加而减小，如图2所示；当可以承受的交变次数达到107次以上时，疲劳强度就变成了一个固定值，称其为持久极限。
持久极限一般只有静强度的40%～50%，当应力低于持久极限时，材料具有无限寿命。
图2 金属材料S-N曲线图因此可以通过FEA，模拟静强度试验，考察骨架应力变化趋势是否与试验结果保持一致。
以此为依据，进而对结构进行优化，比对优化前后的分析结果，考量结构优化是否合理有效。
1.2 有限元分析工况与试验方法差异对比试验方法：将座椅按照设计位置固定在试验台架上，在座椅靠背顶端中间位置，沿垂直于假人躯干线方向，相对于“H”点施加指定的力矩，并加卸载循环指定次数。
汽车座椅静强度改进设计及头枕安全性分析
汽车座椅静强度改进设计及头枕安全性分析1. 本文概述随着汽车工业的迅速发展，汽车座椅作为汽车内部的重要组成部分，其设计质量和安全性越来越受到消费者的关注。
汽车座椅的静强度以及头枕的安全性是评价座椅性能的重要指标，对于保护乘员在碰撞事故中的安全具有至关重要的作用。
本文旨在探讨汽车座椅的静强度改进设计，并分析头枕在碰撞事故中的安全性，以期为汽车座椅的优化设计提供理论支持和实践指导。
本文将详细介绍汽车座椅静强度改进设计的方法。
通过对座椅结构、材料以及连接方式等方面的优化，提升座椅的静强度，使其在承受乘员体重以及突发外力时具有更好的稳定性和耐用性。
同时，本文还将探讨座椅静强度测试的方法和标准，以确保设计改进后的座椅能够满足相关法规和标准的要求。
本文将重点分析头枕在碰撞事故中的安全性。
头枕作为保护乘员头部安全的重要装置，其设计和性能直接影响到乘员在碰撞事故中的受伤程度。
本文将通过案例分析和实验研究等方法，深入探究头枕在碰撞事故中的作用机理，分析头枕的结构、材料以及安装方式等因素对乘员头部保护效果的影响。
本文将总结汽车座椅静强度改进设计及头枕安全性分析的研究成果，并提出相应的优化建议。
通过不断改进汽车座椅的设计和性能，提高乘员在碰撞事故中的安全性，为汽车工业的发展贡献一份力量。
同时，本文的研究成果也可为其他相关领域提供有益的参考和借鉴。
2. 汽车座椅静强度的重要性汽车座椅的静强度是指座椅在静态载荷作用下的抵抗变形和破坏的能力。
它是评价汽车座椅性能和安全性的重要指标之一。
汽车座椅的静强度对于保障乘客的舒适性和安全性具有重要意义。
汽车座椅作为乘客与车辆之间的直接接触点，其强度和稳定性直接关系到乘客的乘坐体验。
如果座椅的静强度不足，那么在受到外部冲击或振动时，座椅可能会发生变形或损坏，这不仅会影响乘客的舒适度，还可能对乘客的身体造成损害。
提高汽车座椅的静强度是提升乘客乘坐体验的关键。
汽车座椅的静强度对于乘客在紧急情况下的安全性至关重要。
汽车座椅静强度试验综述
汽车座椅静强度试验综述随着汽车行业的迅猛发展，汽车安全问题备受关注。
作为车辆安全的重要组成部分，座椅的质量和强度也成为了关注的焦点。
汽车座椅静强度试验是评估座椅结构和材料强度的重要手段之一。
本文将对汽车座椅静强度试验进行综述，以便更好地了解和评估座椅的安全性能。
一、试验目的和原理汽车座椅静强度试验的目的是评估座椅结构和材料在静态荷载下的强度。
试验原理是将座椅固定在试验台上，施加一定的静态荷载，观察和记录座椅的变形情况和荷载下的应力分布，从而评估座椅的强度和稳定性。
二、试验流程和方法汽车座椅静强度试验通常分为以下几个步骤：1. 座椅固定：将座椅安装在试验台上，并确保固定牢固，以模拟实际使用条件。
2. 荷载施加：施加一定的静态荷载到座椅上，可以通过液压或机械装置实现。
荷载的大小根据相关标准和要求确定。
3. 测试数据记录：在施加荷载的过程中，需要记录座椅的变形情况、应力分布等数据。
可以使用传感器和数据采集系统来实现。
4. 试验结果分析：根据测试数据，分析座椅的强度、稳定性和安全性能，评估是否符合相关标准和要求。
三、试验标准和要求汽车座椅静强度试验的标准和要求通常由国家或行业组织制定。
常见的标准包括国际汽车工程师学会（SAE）的相关标准、欧洲汽车制造商协会（ACEA）的规范以及中国国家标准等。
试验标准通常包括对座椅的材料、结构和连接件要求，以及试验荷载、变形限制、应力分布等指标。
其中，静态荷载的大小和施加的位置是评估座椅强度的重要参数。
四、试验结果分析与应用试验结果的分析和应用是评估座椅的安全性能和改进设计的关键。
根据试验结果，可以评估座椅的强度和稳定性是否符合标准和要求。
如果不符合，需要进行结构和材料的改进，以提高座椅的安全性能。
试验结果还可以为汽车制造商提供重要的参考和依据，以选择合适的座椅供应商和优化座椅设计。
同时，试验结果也可以用于消费者选择汽车时的参考，以确保座椅的安全性能满足个人需求。
汽车座椅静强度试验是评估座椅安全性能的重要手段之一。
儿童安全座椅检测规定(3篇)
第1篇一、引言随着我国汽车保有量的不断增加，儿童交通安全问题日益受到关注。
儿童安全座椅作为保障儿童出行安全的重要装备，其质量与性能直接关系到儿童的生命安全。
为了确保儿童安全座椅的质量，我国制定了相应的检测规定，旨在从源头上保障儿童出行安全。
本文将详细介绍我国儿童安全座椅的检测规定。
二、检测标准1. 国家标准我国儿童安全座椅的国家标准为GB 27837-2011《机动车儿童乘员用约束系统》，该标准参照了欧洲ECER44/04标准，对儿童安全座椅的结构、材料、性能等方面进行了详细规定。
2. 欧洲标准欧洲经济委员会（Economic Commission for Europe）颁布的ECER44/04标准是全球范围内较为权威的儿童安全座椅检测标准。
我国儿童安全座椅检测标准主要参照该标准。
三、检测项目1. 结构强度检测儿童安全座椅的整体结构强度，包括座椅骨架、连接件、安全带等部件的强度。
2. 安全带性能检测座椅安全带的抗拉强度、断裂强度、回缩性能等指标。
3. 儿童固定装置检测座椅对儿童的固定性能，包括固定带、固定扣等部件的固定效果。
4. 碰撞试验进行正面碰撞试验、侧面碰撞试验、后部碰撞试验等，模拟真实交通事故场景，检测座椅在碰撞过程中的保护性能。
5. 车载性能检测座椅在车辆行驶过程中的稳定性、适应性等指标。
6. 材料性能检测座椅材料的安全性、耐久性等指标。
7. 其他性能如座椅尺寸、重量、舒适性等指标。
四、检测流程1. 样品提交检测机构收到样品后，对样品进行初步检查，确认样品符合检测要求。
2. 检测准备检测机构根据检测标准，对样品进行必要的处理和准备。
3. 检测实施检测机构按照检测标准，对样品进行各项检测。
4. 数据分析检测机构对检测结果进行分析，评估样品是否符合检测标准。
5. 报告出具检测机构根据检测结果，出具检测报告。
五、检测机构1. 国家认可检测机构需具备国家认可资质，具备相应的检测设备和检测人员。
汽车座椅骨架的分析和改进设计
汽车座椅骨架的分析和改进设计当今，汽车的数量与日俱增。
特别是小轿车的增长。
与此同时，安全和舒适在人内心被看得愈发深重。
人坐在汽车里面是与座椅直接接触的，所以人们开始重视它的安全性和舒适性，这是汽车座椅研究的主要方向。
在查阅相关的论文后，简要明白了座椅骨架的设计原则和现在的研究情况。
在论文的初期工作就是画出骨架的UG三维模型，再而使用hypermesh软件来做有限元的后期分析。
参考国标对于座椅骨架的靠背和总成的强度测试标准，利用hypermesh软件对某轿车座椅骨架的靠背和总成进行仿真分析。
对仿真分析的结果进行分析，对骨架结构做优化和改进。
标签：汽车座椅;有限元法;静强度;结构优化1 本课题的研究内容本论文需要先准备好骨架的三维模型。
本文使用UG这个软件来画座椅骨架的三维模型。
在画三维模型前，需要查阅资料来明白座椅骨架的结构特点，工作过程，以及设计要求。
最后的工作就是把三维模型做一个有限元模拟仿真分析，使用hypermesh这个软件来做。
然后以分析得到的结果为基础来优化改进我的骨架模型。
2 座椅骨架的结构及三维处理在做分析之前，本论文需要设置出座椅骨架的有限元模型，设置好了模型后才能够对座椅骨架的做强度计算。
本文根据某一个品牌的汽车座椅骨架CAD模型作一些适当的删减，把复杂的三维模型中一些对于骨架的强度分析不相关或者不怎么相关的细节去除掉，在简化完成后就可以使用hypermesh软件做前处理了。
3 座椅骨架前处理骨架的分析原本按照法则有很多，然则顾忌到知识储备量和时间的关系，本论文只对骨架的静强度做分析。
为了完成骨架静强度分析的工作。
除了前期一些基本理论的学习和三维模型的绘制。
最重要的工作就是画出契合论文整体要求的有限元模型。
具体做法如下：（1）明确有限元单元类型。
（2）划分网格和连接。
（3）定义材料。
（4）加载。
（5）约束。
（6）编辑属性卡及赋予属性。
4 骨架靠背仿真校核根据我国GB15083-1994的规定。
《汽车座椅系统强度特性研究1900字》
汽车座椅系统强度特性研究综述汽车座椅安不安全主要是当汽车受到撞击时等交通意外情况时，座椅是否发生变形。
具有足够强度去保护乘客不受到伤害。
座椅的强度是设计师考虑的主要元素，在安全设计时。
在车辆行驶过程中，座椅受到来自地面不同的冲击，载荷也是在不断变化。
因此座椅要具有足够强度。
座椅强度直接决定了在发生交通意外时，乘坐者受到伤害大小。
车辆在使用年限内要能够保证座椅正常的使用情况。
座椅的使用寿命要大于车辆寿命。
不能在使用过程中出现受到载荷变化的不断冲击时，出现断裂等情况。
对座椅进行设计时要考虑到座椅的静强度、冲击强度和疲劳强度【5】。
每个评价指标都影响着车辆在行驶过程中的舒适性和安全性。
1.1座椅的静强度因为汽车在使用过程中，环境非常复杂，无法预测。
因此我们很难在实验室中模拟车辆在行驶过程中产生的冲击载荷对座椅的冲击。
为了克服这个缺点直接在实验时使用比较大的冲击载荷，模拟座椅时时刻刻受到激烈载荷冲击。
这种通过模拟座椅在极限工况下的使用情况来提高实验准确程度。
通过在静止状态对座椅实行加载。
衡量汽车座椅静强度承载能力标准规定必须达到全球座椅强度标准的静强度要求【6】。
1.座椅总成的静强度标准美国作为一个起步较早的国家，在车辆领域有着很深的研究底蕴。
他们在车辆被动安全研究方面，特别注意车辆座椅的设计。
目前为止，已经出台了许多相关法规来提高车辆的安全性。
其中比较典型的就是：FMVSS中相关车辆被动安全的要求达到20多项。
其中关于车辆座椅安全的有2项。
分别为FMVSS202头部约束标准和FMVSS207座椅系统标准。
对于座椅静强度的总成，FMVSS 207中规定在座椅总成质心处水平向前和向后对座椅施加20倍座椅总质量的载荷时，座椅需能承受住20倍座椅总质量载荷要求【7】。
对于座椅总成，GB15083-1994中规定:通过座椅质心(如图2.8),分别沿水平向前和向后各施加相当于座椅总成重量20倍的力时，整体座椅结构与汽车不分离，这就意味着车辆在受到强烈撞击时，仍然为乘坐者提供一个空间，不会挤压乘坐者，提高乘坐者生还概率。
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ｎ ｌｓｓｉ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｄ ｔｅ ｓａｉ ｔｅ ｇｈ ｏ ｅ ｔｆａ ｄ ｌｉ ｅｔｄ ａｃ ｒｉｇ ｔ ｅ ｃｕ ｔ ｅ ｌｔ ｎ ． ａｙｉ ｓ ｘ ｍｉｅ ， ｎ ｈ ｔｔ ｓｒｎ ｆｓａ ｒｍｅ ｍｏ ｅ ｓ ｔｓｅ ｃｏｄｎ ｏ ｔ ｏ ｎｒ ｒｇ ａｉ ｓ ｃ ｔ ｈ ｙ ｕ ｏ
荷的分配很少。汽车座 椅的静 强度是 指座椅 承受 静态 载荷 的能力 ， 是影 响座椅 安全 和舒适性 的重 要 因素之一 ， 椅静 座
展， 座椅设计进入了一个新的时期。有限元方法 能够帮助对
座椅的安全性 进行仿 真分析 ， 指导座椅 的设计 。既可 以减 小 试验的不确定性 ， 可 以在设 计 阶段 ， 又 就能检 验 出座 椅 的结
ｔ ｄ ｉ ｏ ａ ｏ ｔ ａ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｙ ｌ ．Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｈ ｅ ｕ ｒｍｅ ｔ ｏ ｏ ｎ ｒ ｅ ｕ ａｉ ｎ ｎ ｈ ｏ ｄ ｃ ｎ ｉ ｉ ａ ｄ ｔ ｎ ｃ ｓｓ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｃｅ ｌ ａ ｉ ｌ ｃ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｔ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｆｃ ｕ ｔｙ ｒｇ ｌ ｔ ｓａ ｄ ｔｅ ｌ ａ ｏ ｄ — ｏ ｏ ｔ ｎ ｆｓ ａ ｒ ｍｅ，ｂ ｓ ｄ ｏ Ｅ ｔｃ ｎ ｌｇ ，ｗ ｕ ｌ ｅｐ ｙ ｉ ａ ｄ ｌ ｓ ｐ ｒ ｓ ｓａｐ ｅ—ｔ ａｍｅ ｔ ａ ｄ ｉ ｓ ｏ ｅ ｔｆ ｏ ａ ａ ｅ ｎ Ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｅ ｂ ｉ ｔ ｈ ｓｃ ｍｏ ｅ ，ｕ ｅ Ｈｙ ｅ ｍｅ ｈ ａ ｒ ｄｈ ｌ ｒ ｔ ｎ，ｎ ｅ ｕ ｅ Ａｂ ｑ ｓｆｒａ ａｙ ｉ ａｃ ｌ ｔ ｎ ａ ｄｐ ｓ —ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｔ ｐ ｒ ｉｗ．Ｔ ｅ ａ ｃ ｒｃ ｆＦ ｈ ｏ ｇ ｃ ａ ｉｓａ ｓ ａ ｕ ｎ ｓｓｃ ｕ ａｉ ｎ ｏ ｔ ｒ ｃ ｓｉ ｇｗｉ Ｈｙ ｅｖ ｅ ｏ ｌ ｌ ｏ ｈ ｈ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ＥＡ ｔ ｒ ｕ ｈ ｍｅ ｈ ｎ ｃ —
具。Ａ Ａ Ｕ 是国际上最先进的大型通用有限元计算分析 ＢＱＳ
性力 学 （ Ｋ 它 几何 、
材料 、 接触 ） 析功能具有世界领先水平 ， 分 可以模拟 广泛 的材
座椅质心受力 时座 椅骨 架 的受 力情 况 ， 座椅 靠背 的角度 、 高
第 ８ 第８ ２卷 期
文章编号 ：０ ６—９４ （ ０ １ ０ ０ ０ １０ ３ ８ ２ １ ） ８— ３６—０ ４
计
算
机
仿
真
２１ 月 ０ 年８ １
座 椅 骨 架 静 强 度分 析 方 法
付 大成 ， 陈道 炯 ， 马 超
（ 上海理工大学机械工程学 院， 上海 ２０ ９ ） ００ ３
Ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ Ｆ ｃ ｎ ｌ ｇ ，ｉ ｅ ｄ ｓ ｎ ｐ ａ ｅ ｏ ｅ ｓ ａ ｒｍｅ ｈ ｅ ｉｎ ｓ ｕ ｔｒ ａ ｅ ｑ ｉｋ ｙ ａ ｄ ｅ ｉｉｎ ｌ ｈ ｏ ｇ ｈ Ｅ ｔ ｈ ｏｏ ｅ ｙ ｎ ｔ ｅ ｉ ｈ ｓ ｆ ｈ ｅ ｔ ａ ，ｔ ｅｄ ｓ ｔ ｃｕ ｅ ｃ ｎ ｂ ｕ ｃ ｌ ｎ ｆ ｃｅ ｔ ｈ ｇ ｔ ｆ ｇ ｒ ｙ ｖ ｒ ｅ ｏ ｂ ｅｔｒｆ ｒｔ ｅ ｓ ａ ｅ ｉｎ ｅ ｆ ｄ ｔ ｅ ｂ ｔ ｏ ｅ ｔｄ ｓ ． ｉ ｉ ｅ ｈ ｇ
试验 ， 会增 加额 外开 支和研 发周期 。而结构设 计 的不合 理 ， 也 只有在试验 阶段 才能发 现 ， 这使得 座椅 的开发过 程很 长 ，
成本很高 。随着有 限元理论 的成熟 和 电子计算 机技术 的发
满 足严 格的动静 强度要求 。座椅在 承受 外部载荷 时 ， 主要受 力部件 是骨架 ， 而骨架表面 的蒙皮及软垫 等覆 盖物对外部 载
ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ：Ｓ ａ ｒ ｍｅ；Ｆ ｅ ｈ ｏｏ ；Ｓ ａ ｉ ｓｒ ｎ ｈ ｅ ｔｆ ａ Ｅ ｔｃ ｎ ｌｇ ｙ ｔｔ ｔｅ ｇ ｃ ｔ
座椅安全性和可靠性的研究 方法主要有两个方 面 ： 验 试
１ 引 言
汽车座椅是汽车的基本装置 ， 为与驾驶员直 接接触 的 作 部件 ， 在舒适性 与安全性上起着 重要 的作用 。汽车 座椅是保
析结果如表 １ 所示 。
座椅骨架的基本结构可 以分为椅 背和座 垫两部分 ， 以 现 某 型钣 金结构椅背来说明其构造 ， 图 ２所 示为座椅 骨架 的 如 基本 构造几何模型 ， 椅背 与座 垫通 过调 角器 连接 ， 背为钢 椅 管与钣金冲压件焊 接而成 。座 垫 四个 支撑 脚与 滑轨通 过铰 链 连接 ， 座垫 主要是 四杆 机构组合而成 。模 型 中省 略 了座垫 上对 座椅强度影响不大的 的弹簧机构 和一些 细小零件 ， 以便
（ ｏ ｅｅ ｆ ｃａｉ ｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｕ ｉｅ ｉ ｆ ｈ ｎｈ ｒ ｃ ｎｅａｄＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｓ ａｇ ａ ２０ ９ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｈ ｎｃ ｇ ｅ ｎ ， ｎ ｒ ｔ ｏ ａｇｍ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈｎｈｉ ００ ３ ｈｎ ） ｌ ｏ Ｍｅ ａＥ ｎ ｉ ｖ ｓｙ Ｓ ｏＳ ｅ ｏ
杆 Ｃ、 Ｆ与座椅下滑轨和座垫为铰接 ， ｙ Ｅ、 沿 轴方 向可 自由转
３ 座 椅 骨架静 态 工况 分析
３ １ 座椅骨架基本 结构 ．
动； 由于座 垫左侧板有高 度调节 机构 ， 对左后 支撑 杆 Ｄ起 到 限位作用 ， 所以杆 Ｄ与座垫部 分不是 铰接 ， 有 Ｙ轴 转动 自 没 由度 。因此求 出各 连接点 与约 束点 的受力 情况 后 即可对各 零部件进行校核设计 。通过对 简化模型 的分 析 ， 可得 座椅骨 架各支撑脚 １２ ３ ４的受力情况 如式 （ ）一（ ） 示 ， 、、、 １ ４所 具体分
ｐ ｙ ｉａ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｒ ｏ ｌｘ ａ ｄ ｕ ｃ ｒ ｉ ｈ ｓ ｌｅ ｐ ｒ ｎ ｓａ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｎ ｎ ｅ ｔ ｎ，ｏ ｃ ｈ ｅ ｔ ｓ ｉｖ ｌ ｒ ｐ ａｉ ｇｔ ｅ ｔｓ ｗ ｌ ｉ ｃ ｅ ｓ ｅ ｓ ｂ ｔｎ ｃ ｉ ａ ｎ ｅ ｔｅ ｔｓ ｎ ａｉ ｉ ｄ， ｅ ｅ ｔ ｈ ｔ ｉ ｒ ａ ｅｔ ｕ ｓａ — ｎ ｅ ｌｎ ｈ
收稿 日 ： １ ０ — １ 修回 日期 ： １ 一 ７— １ 期 ２ ０— ５ ３ ０ ２ ０ Ｏ ２ ０
． ．．— —
套工程软件环境 ， 主要包 括前后 处理有 关 的 Ｈ ｐｒ ｓ 、 ｙ ｙｅＭｅｈ Ｈ —
３ ６ ．— ０ － － —
ｐｒ ｉｗ、 ｙ ｅ ｒｐ ， ｙｅＭｅｈ作 为其 中的一个 模 块 ， ｅＶｅ Ｈ ｐｒ ａｈ等 Ｈ ｐｒ ｓ Ｇ 是 个 高性能的前处理 器 ， 具有 企业 界主 要 的 Ｃ Ｄ数 据格 式接 Ａ 口， Ｉ Ｅ 、ｔ 如 Ｇ Ｓ Ｓ ｐ等 ， 能 与 Ｕ Ｃ ＴＡ等 Ｃ Ｄ软件 实现 直 ｅ 还 Ｇ、 Ａ Ｉ Ａ 接数 据的转换 ， 可以减少 因为数据 转换 而造 成 的数据 损失 。 Ｈ ｐｒ ｓ ｙｅＭｅｈ包含一系列工具 ， 够很方 便地 整理 和改进 输入 能 的模 型 ， 提供 了合 理 的划 分 网格 与单 元 质 量跟 踪 检查 的工
模拟研究和计算机仿真分析。在 以往 的座椅开 发过程 中， 座 椅的静强度检验主 要通过 物理试 验模拟 。然而 由于物理 试 验 的复杂性和不确定 性 ， 一旦 出现试 验失效 ， 需要 重新进 行
证成员乘坐舒适 ， 减轻疲 劳 的必要条 件 ， 也是汽 车安全 部件
之一 ， 在发生事故 时 ， 座椅可 以起到保护 乘员 、 免或减少伤 避 亡 的作用 Ｊ 。作为汽车重要 的结构安全部件 ， 汽车座椅必须
构强度特性 ， 问题及时修改设计 。 发现
强度主要是研究座椅的骨架结构静强度 ， 即座椅骨 架在各种 受力情况下不失效 的能力 。
２ 有 限元工 程分析 方法
有 限元法工程分 析 的主要流程 有三个 阶段 ， 前处 理 、 分
析计算 和后 处 理。Ｈ ｐｒ ｒ 是 美 国 Ａｔｒ 司开 发 的成 ｙｅ ｋ Ｗｏ ｓ ｌｉ公 ａ
ＡＢＳ ＲＡＣＴ ：Ｔ ｅ ｓａｉ ｔ ｎ ｔ ｆｓ ａ ｒ ｍｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｉ ａ ｍｐ ｒａ ｔ ａ ｔｒｏ ａ ｅｙ ａ ｄ ｃ ｍｆ ｒ ｂ ｅ ｓ ａ ｓ Ｔ ｅ Ｔ ｈ ｔ ｔ ｓ ｅ ｇｈ ｏ ｅ ｔ ａ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ｎ ｉ ｏ ｔ ｎ ｃｏ ｆｓ ｆ ｔ ｎ ｏ ｏ ａ ｌ ｅ ｔ． ｈ ｃ ｒ ｆ ｆ ｔ
３ ２ 座椅 骨架静态 工况 ．
按照 国家标准 ， 针对座椅结构 的静 强度要求 提出了两个 座椅设计 阶段 的静力学设计 工况 ， 图 ３所示 。工况 １主要 如 模拟头枕椅 背受 力 时座 椅骨 架 的受 力情 况 ， 椅靠 背 的 角 座 度、 高度调 节到设计标 准位 置 ， 在椅 背头枕 安装 部位 加载沿 椅背平面法 向 ２ ０ Ｎ的力 ， ５０ 设计 目标为保证椅背 变形量不超 过一定值 ， 且没有明显零部件损坏 。工 况 ２主要模 拟座垫 和
关键词 ： 座椅骨架 ； 有限元技术 ； 静强度 中图分类号 ：Ｈ１８ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ
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（） 况 １ ａ工
工况 ２ ａ
图 ３ 座 椅 骨 架 的 静 强 度 工 况
座椅动静态试验 （ 参考国家标准 和厂家标准和试验要求 ）
３ ３ 座椅 骨架的简化静 力学分析 ．
图 ４为座椅骨 架力 学分析 的简 化模 型。实验 工况 下调
图 １ 座 椅 骨 架 开 发 流 程
角器是 固定 的 ， 可将椅 背座 垫看 成一个 整体 ， 垫 四脚连接 座
度也调节到设计标 准位 置 ， 在座垫平 面中心加载 与座垫平 面 成 ４ 。 ５０ Ｎ的力 ， ５角 ００ 设计 目标与工况 １ 同。 相