驾座头枕静强度有限元分析报告
学生作业——货车摇枕的有限元分析
货车摇枕的有限元分析机制B09*班 *** ************摘要：通过分析摇枕的结构特点，选用ANSYS软件作为有限元分析工具，根据摇枕结构特征及载荷情况，按照与实际相符合的原则建立摇枕模型。
依据TB/T1335-1996《铁道车辆强度及试验鉴定规范》，对摇枕的主要载荷进行计算和工况分析。
由于摇枕结构复杂，需要用第四强度理论进行评价，即用当量应力对静强度进行了评定。
关键词：摇枕；有限元分析；载荷工况；强度计算1、概述伴随着国家经济的迅速发展，以及我国制造业的迅猛成长和运输车辆向高速、重载和轻量化方向的迅速发展，对于运输车辆的可靠性的要求也越来越高。
摇枕作为车辆转向架主要承载部件之一，在使用过程中承受着巨大的拉、压、冲击、弯曲等交变载荷作用，工况十分复杂恶劣。
其主要失效形式是疲劳破坏，摇枕的疲劳裂纹失效问题已成为影响货车发展的重要因素。
实践证明，目前采用传统强度设计方法的机车车辆结构，在使用中暴露出不少疲劳损伤方面的问题，虽然其成因较为复杂，但在设计阶段对关键结构部件的疲劳寿命预测研究不足却是重要的原因之一。
2、基于有限元分析的理论基础(1)材料的S N-曲线Ｓ－Ｎ曲线就是材料所承受的应力幅水平与该应力幅下发生疲劳破坏时所经历的应力循环次数的关系曲线。
如图２所示，纵坐标表示试样承受的应力幅σ，横坐标表示应力循环σ。
对钢铁材次数N，S N-曲线中的水平直线部分对应的应力水平就是材料的疲劳极限e料，此“无限”的定义一般为710次应力循环。
疲劳极限是材料抗疲劳能力的重要性能指标，也是进行疲劳强度的无限寿命设计的主要依据。
图1 材料的S N-曲线m N Cσ= （1）式（1）中 ：σ ——— 应 力 幅 ；N ——— 达 到 疲 劳 破 坏 时 的 应 力 循 环 次 数 ； m C 、———材料数(2)疲劳载荷类型疲劳载荷一般有稳定循环变应力和非稳定性循环变应力２种。
稳定循环分为对称循环、脉动循环和非对称循环；非稳定性循环分为规律性非稳定循环和随机性的非稳定循环。
头枕静强度CAE分析
最大塑性应变出现在左侧靠 背支架处，应变值为：2.2%
Max. plastic strain: 2.2%
分析结果(Analysis Results)
头枕杆的应力应变图（Stress and Strain ）：
真实屈服应力 Yield Strength
0.015
最大应变没有超过极限值，零件没有损坏。 Effective plastic strain not exceeding the ultimate value throughout the thickness. No Risk.
分析结果动画：(Analysis Results)
Left
Right
谢谢！
Platform Model Year
Status
Report No.
中排座椅头枕静强度CAE分析
Middle Seat Headrest Strength Analysis Report
For Decision For Information/Update For Reference
Version 01
分析目的(Purpose)
考察中排座椅头枕静强度性能(To Assess Middle Seat Headrest Strength)
分析工况(Load Case)
基础模型的中排座椅头枕静强度性能(Middle Seat Headrest Strength Analysis for Base Model)
≥ 1.1*Target
Unacceptable
CAE 分析结果总结 (CAE Results Summary)
中排座椅头枕杆与靠背骨架最大塑性应变为2.2%，能满足目标要求。 头型的移动距离X=120.8mm，超过目标值102mm，不能满足目标要求。
汽车座椅头枕强制性试验影响因素分析
汽车座椅头枕强制性试验影响因素分析发布时间：2021-07-08T07:33:38.938Z 来源：《中国科技人才》2021年第11期作者：王月刘于[导读] 座椅是汽车上与乘员接触最为紧密的零部件之一，能够为乘员提供舒适的驾乘感受，更为重要的是保证车辆行驶过程中或遭遇事故时车内乘员的安全，最大限度减少乘员所受到的伤害"。
诺博汽车系统有限公司河北省保定市 071000摘要：汽车座椅是乘员约束系统的至关重要的组成部分，起到保障乘员安全性和舒适性方面的重要作用。
伴随着汽车技术的迅速发展以及人们对汽车性能需求的不断提升，从而对汽车座椅的要求也在不断增加。
座椅及头枕主要作用是为乘员提供舒适的乘坐环境、支撑乘员重心。
与此同时，在车辆发生事故时候，可以防止乘员受到伤害或者把伤害降到最低。
所以，汽车座椅以及头枕性能的质量好坏可以直接影响到车内乘员在发生碰撞事故过程中的人的安全。
所以，汽车座椅及头枕性能- -直是国家重点要求的强制性检验项目，当下国际社会都建立了相应的标准法律法规去保障其稳定性和安全性。
关键词：汽车座椅头枕；强制性试验；影响因素引言：座椅是汽车上与乘员接触最为紧密的零部件之一，能够为乘员提供舒适的驾乘感受，更为重要的是保证车辆行驶过程中或遭遇事故时车内乘员的安全，最大限度减少乘员所受到的伤害"。
特别是座椅头枕，除了提供乘员头枕支撑，减缓乘员乘坐疲劳外，在车辆发生碰撞时，可以有效减轻乘员颈椎受到的损伤，对于保护乘员头部和颈部的安全起着至关重要的作用。
因此，座椅头枕作为重要的安全部件，国家认监委规定对座椅头枕实行强制性检验。
目前针对座椅头枕的国家标准主要有GB1 5083-2006《汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法》、CB11550-2009《汽车座椅头枕强度要求和试验方法》。
这两个标准中，除了对头枕的外观和尺寸的要求外，主要的两项试验为头枕静态强度试验和头枕能量吸收性试验，目的在于考察头枕在受到人体头部冲击时，对乘员头部保护效果以及对座椅结构，调节和锁止功能的影响，是评价头枕安全性能的最基本要求[”。
CATIA设计汽车座椅锚固点强度疲劳分析设置方法3
模型细化
座椅地脚与车身的连接位置是主要传力点，是主要应力集中的区域。这个位置螺栓连接 的准确描述直接影响结果的正确性。对于结构强度分析，我们需要细化并仔细描述这个区域。
螺栓帽直径影响了局部受力状态，这里网格及 连接的描述最好根据cad模型决定。 通常在螺栓拧紧状态下，螺栓帽压紧区域内的 材料发生很小变形，做螺栓连接时使用rigid body 或者 刚片（刚体单元）约束这个区域。 螺栓孔附近应尽量避免三角形单元。
连接的设置及整理
（1）定义 *control_implicit_general
（2）定义 *control_implicit_eigenvalue 提取模型的自然模态，所提取模态数量30阶以上
（3）定义 *control_termination
连接的设置及整理
模态计算结束后，观察结果，以发现缺失的连接和不正确的连接。通常缺失连接会引起 低频模态，根据结果添加连接。（注意模型在没有约束的状态下，会出现6阶低频刚体模态， 这是正常的。）
例如在删除了某些零件之后会有如图所示的这 种自由Beam单元.把它们删除并记录他们所在 的位置。之后这些点将会被作为约束点。
设置模态分析，寻找低频模态，查找不正常的连接。在做模态分析之前可以删除点焊 之外的所有接触设置。（Hyper mesh 中的delete group，不过对于extra nodes 因为它也 属于连接，需要保留） 模态分析的基本设置如下：
基本分析模型准备
此分析的主要受力部件是座椅的四个地脚及其锚固位置。所以需要照前面所述修改这些 零部件的几何属性。
基本分析模型准备
由于考虑了零件冲压后的加工硬化，整车碰撞模型的材料应力应变曲线做了相应的偏置。 对于结构强度分析的模型，我们需要把这个偏置去除，具体过程如下：
客车座椅静强度有限元仿真分析与结构优化
位 。针 对 试 验 结 果 进 行 结 构 和 材 料 优 化 ， 并 通过 数 据 对 比 分析 ， 验证 了优 化 方 案 的 正 确 性 。
客 车座椅 系统静 强度分 析是 座椅 被 动安全 性设 计 的首要 内容 。 座椅不 仅要 减轻 乘客 的受 限疲 劳 ， 在 客 车行驶 中承 受“ 路 面 一客 车 一乘员 ” 整 体 系统 的复 杂载荷， 还 要 与背
一
与车体 分离 以及 座椅 主体 变形程 度不 得超 过 国标安 全法 规 （ 指 美 国和 欧洲 法规 ） 中 几 何 参 数 规 定 范
结 构形 式 、 人体 接 触 面 体压 分 布 以及 由 此产 生 的受 载 轮廓 等特性 ， 还 要具有 应对悬 架 弹性元 件 （ 避振 器 和 轮 胎 等 振 动 系统 ） 的 冲击 和 振 动 的 缓 冲 和 消 振
特性 。
客 车座 椅在 行 车 和停 车 过程 中所 承受 的“ 路 面
第 ３ Ｏ 卷 第 ２期 ２ ０ １ ５年 ２月
宿
州 学
院 学
报
Ｖｏ １ ． ３ ０， ＮＯ ． ２ Ｆｅ ｂ．２ ０ １ ５
Ｊ ｏ ｕｒ ｎａ ｌ ｏ ｆ Ｓｕ ｚ ｈｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ —２ ０ ０ ６ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ２ ． ０ ２ ５
一
客 车一 乘员 ” 整 体系统 载荷非 常复 杂 ， 再 加上 悬架
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。
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。
车架有限元分析
目录一结构简介 (1)二计算载荷工况 (2)三有限元模型 (5)四静强度分析结果 (10)一、结构简介本次作业以某转向架构架为几何模型，进行静强度分析，下图为本次计算针对的某型转向架几何模型，结构上由侧架、摇枕、转臂座、齿轮箱吊挂、轴箱吊挂、一系减震器座等组成。
整个计算主要分为网格划分和静强度计算两个过程。
图1 某型转向架几何模型（a）图2 某型转向架几何模型（b）二、计算载荷工况根据要求，对转向架采取如下的加载方式： 1、约束图3 约束要求如下的局部视图中圈出处即为所加的约束之一；图4 模型中所加约束之一2、载荷在此点出建立Z 方向的位移约束在此点出建立X 、Z 方向的位移约束在此点出建立X 、Y 、Z 方向的位移约束在此点出建立Y 、Z 方向的位移约束图5 受力要求模型中加载作用力的局部视图如下（注：图中坐标系中红色为X 轴，绿色为Y 轴，蓝色为Z 轴）；图6 Z 轴正向26.2kN 的力在此处加26.2KN 的力，力的方向为Z 轴负方向在此处加26.2KN 的力，力的方向为Z 轴正方向在此处加45.6KN 的力，力的方向为X 轴正方向中心销半圆内部分（Z 方向距上盖板80mm,距下盖板131mm ，X 方向距离圆心7mm ）图7 Z轴负向26.2kN的力图8 中心处加载X轴正向45.6kN的力计算工况如下表1所示表1 工况工况横向（X向）纵向（Y 向）垂向（Z向）1 -- --+三．有限元模型整个模型由两类网格组成：构架采用壳网格单元建立模型，转臂座构件采用六面体网格建立模型；其中壳网格单元以四边形网格为主。
有限元模型重量为1422.015kg，结点总数为81382，单元总数为74991。
有限元模型如图9~12所示。
图9 壳单元模型（1/4模型）图10 转臂座实体网格模型图11 整体网格（a）图12 整体网格（b）需考虑对各个连接处的连接方式，根据工厂要求，具体连接处及连接方式可参考如下要求。
某汽车座椅头枕静强度仿真分析与优化
某汽车座椅头枕静强度仿真分析与优化赵民1，孙晶1，王宇2，王铮铮1（1.沈阳建筑大学机械工程学院，辽宁沈阳110168；2.上海鸿仿汽车技术有限公司，上海201506）来稿日期：2019-12-05基金项目：住房和城乡建设的项目（2016-K3-44）作者简介：赵民，（1958-），男，辽宁沈阳人，博士研究生，教授，德国访问学者，主要研究方向：机械设计及自动化；孙晶，（1993-），女，辽宁锦州人，硕士研究生，主要研究方向：汽车结构设计及安全1引言汽车座椅是乘员与汽车最直接接触的主要零部件，所以国家对汽车座椅结构的安全性能标准要求也越来越严格。
汽车座椅是汽车内部最重要的零部件之一，它可以为乘员提供良好舒适的乘坐环境以及保证乘员的人身安全[1-2]。
根据数据统计显示，在各类事故中，30%的伤员都有不同程度的头部损伤。
当汽车受到撞击时会产生巨大的冲击力，使得乘员的头部向后运动，头部和胸部的相对位移量过大，导致乘员的颈椎受到损伤。
汽车座椅的强度直接影响着座椅的安全性能，大量试验表明，头枕可以限制成年乘员头部相对于其躯干向后移动，有效地吸收外部对乘员的冲击能量，减轻碰撞外力对人头部和颈椎的损伤程度[3-4]。
汽车座椅质量的好坏直接影响着乘员的生命安全，所以开发一个安全性极高的座椅头枕用来保护乘员头颈部的安全是非常有必要的。
应用HyperMesh 前处理软件和Ls-dyna 求解器对某汽车座椅结构的静强度进行仿真试验分析，为座椅结构的改进和优化提供了可行性的依据。
2汽车座椅有限元模型的建立2.1座椅模型建立应用HyperMesh 前处理软件进行某车型中排右侧座椅总成有限元模型的建立。
座椅的结构主要包括冲压钢板和钢丝等，对于冲压钢板等金属件采用二维的壳单元建模，钢丝采用一维的梁单元建模，发泡采用六面体单元建模。
根据国家座椅静强度试验法规规定，在座椅模型头枕的正前方位置处建立一个假头模型，用该模型模拟乘员头部对座椅进行仿真试验。
基于有限元法的摇枕疲劳强度分析
划分 ， 用 Ａ Ｙ 有 限元 分析软 件 ， 利 ＮＳ Ｓ 分别计算 了典型裁荷 工况 下的摇枕应 力分布 ， 而确 定 了 从 摇枕 的疲 劳薄弱部位 并
进 行 了局部优化 ， 据 Ａ Ｉ 准 ， 根 ＡＫ标 评价 了摇枕 的疲劳强度 ， 对摇枕进行 了寿命计算分析。 关键词 ： 摇枕 ； 劳强度 ； 劳薄弱部位 ； 疲 疲 寿命
（ 力 单 位 ： ａ） 应 ＭＰ
应力及疲劳损伤 （ ） ｍ， 计算结果 载荷工况 下表面 中央 下表面漏砂孔 下表面端部拐角 应 力 损伤 应 力 损伤 心 盘单独受载循环（ ） ０万次 Ｑ５ 单侧 旁承受载循环∞ ２ 万次 ５ １ ８ ００ ２ ３１ ０ ９ ９ ． ．５ ２ ． ４ ． Ｏ Ｏ０ ．１ ０ ０ ２ ． ０７ ｌ． ８７ ０ ０ 应力 ９． ９３ ｌ４２ ２． ５． ５９ ０ 搠伤 Ｏ Ｏ Ｏ
图 ２ 摇 枕 加 载 模 型 示 意 图
１ 摇 枕的疲 劳强度计算
１１ 单元 离散 化 ．
通 过 Ｓｌ ｒｓ ｏｄＷｏｋ 建立摇 枕 模 型 。把 建好 的模 型 ｉ 导入 Ｈ ｐｒ ｅ ｙｅ Ｍ ｓ ｈ软件划分 网格 ，有限元 的单元类型 选用四面体四节点单元 Ｓｌ 。根据摇枕模型的尺 ｏｄ ５ ｉ４ 寸 ， 合考虑计算量和准确性 ， 综 网格 划 分 时 ， 元 尺 单 寸取为 １ ｍ 。 ５ ｍ 离散后可得单元数为 ３ ９ 个 ， ５ ２ 节点 ７ 数为 １ ２个 。弹性 约束采用 Ｃｍ ｉｌ ， 中弹簧 ０９ ８ ｏ ｂｎ４ 其 元 的单 元 数为 ４ ０个 ， 图 １ 示 。 如 所
表 ３ Ａ Ｒ载荷谱下摇 枕的疲劳 寿命 Ａ
疲劳降低 系数 （ 母）
１５ ． ２０ ． ２５ ． ３Ｏ ．
汽车座椅头枕强度及吸能性仿真分析
汽车座椅头枕强度及吸能性仿真分析叶芳; 徐中明; 翟喜成【期刊名称】《《实验技术与管理》》【年(卷),期】2019(036)012【总页数】5页(P102-106)【关键词】汽车座椅头枕; 有限元法; 静强度分析; 碰撞吸能性; 仿真实验【作者】叶芳; 徐中明; 翟喜成【作者单位】重庆工商职业学院智能制造与汽车学院重庆 401520; 重庆大学机械工程学院重庆 400030; 重庆市育才职业教育中心重庆 401520【正文语种】中文【中图分类】U483汽车座椅头枕是座椅上保护驾乘人员头颈部安全的重要部件，其作用是支撑驾乘人员头颈部避免挥鞭伤。
当汽车低速行驶时，若受到追尾碰撞，惯性会使乘员头部急速后仰而伤害颈椎，而头枕可以有效支撑头部从而减轻对颈椎的损伤。
笔者采用有限元和虚拟仿真技术，应用Hypermesh、LS-DYNA、MSC.Nastran、Abaqus等多种CAE分析软件对某轿车汽车座椅头枕的静强度和碰撞吸能性进行分析和研究。
以某车的主驾驶座椅为研究对象，座椅的建模包括头枕、靠背及骨架、坐垫及骨架、靠背角度调节器、滑轨等零部件。
座椅总成质量为20.89 kg，其中坐垫软垫质量为1.48 kg，靠背软垫质量为1.78 kg，座椅骨架质量为16.38 kg，头枕质量为0.78 kg。
首先利用三坐标激光测量仪对模型表面点阵数据进行检测，经扫描获得859 658个点。
对点阵数据进行预处理、三角化处理后，根据点阵的重要几何特征创建模型曲线和曲面。
将曲面模型导入CATIA后，对模型进行曲面封闭处理，获得座椅样机的实体模型。
再根据实体座椅几何特征对座椅模型进行修补，并对测量数据和模型数据进行对比评估，进一步完善构建出座椅的三维几何模型[1-2]。
将利用CATIA建立的三维几何模型导入Hypermesh中，构建座椅骨架的有限元模型，如图1所示。
该模型共包含24 962个节点；23 372个shell单元，其中22 811个quad4 单元，561个quad3单元；1737个六面体单元；147个MPC 单元。
头枕静态强度分析
内容(Contents)
FE模型创建(FE Model Setup) CAE分析目标(CAE Targets) CAE分析结果(CAE Results)
➢ 能量检查(Energy Checking) ➢ 分析结果(Results) ➢ 分析结果总结(CAE Results Summary)
头枕杆与靠背骨架最大塑性应变 Max plastic strain
头型的移动距离X(mm)
Target <15% <102
分析结果(Analysis Results)
最大应力应变的零件： Max. Stress and Strain Parts
最大应力出现在头枕杆处， 应力值为：504.131Mpa
建议通过加强材料或者料厚，来增强头枕杆与靠背骨架的强度，以达 到提升头枕杆抗弯性能的目的。
谢谢！
调角器扭矩曲线(Reclห้องสมุดไป่ตู้ner Torsion Plot):
分析结果(Analysis Results)
考察项目 (Items)
头枕杆与靠背骨架最大塑性应变 Max plastic strain
Middle Seat 3.9%
头型的移动距离X(mm)
119.6
Target <15% <102
≤ Target Good
零件最大应力 Max. stress in component 364.1MPa
零件最大应变
Max. strain in component
0.01
最大应变没有超过极限值，零件没有损坏。 Effective plastic strain not exceeding the ultimate value throughout the thickness. No Risk.
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。
座椅头枕强度要求和试验方法
座椅头枕强度要求和试验方法一、头枕强度头枕强度是指头枕在承受一定负荷时，不发生损坏或变形的能力。
头枕强度要求包括静态强度和动态强度两个方面。
静态强度静态强度是指头枕在静止状态下承受一定负荷而不发生损坏或变形的能力。
静态强度测试方法如下：（1）将头枕固定在测试设备上；（2）在头枕表面施加一定的负荷，持续一段时间；（3）观察头枕是否有损坏或变形现象。
动态强度动态强度是指头枕在动态状态下承受一定冲击负荷的能力。
动态强度测试方法如下：（1）将头枕安装在实际座椅上；（2）利用冲击试验机对头枕进行冲击试验；（3）观察头枕是否有损坏或变形现象。
二、头枕刚度头枕刚度是指头枕在受到一定负荷时，发生的变形量与负荷之间的关系。
头枕刚度要求包括静态刚度和动态刚度两个方面。
静态刚度静态刚度是指头枕在静止状态下受到一定负荷时发生的变形量与负荷之间的关系。
静态刚度测试方法如下：（1）将头枕固定在测试设备上；（2）在头枕表面施加一定的负荷，记录变形量；（3）计算变形量与负荷之间的关系。
动态刚度动态刚度是指头枕在动态状态下受到一定冲击负荷时发生的变形量与负荷之间的关系。
动态刚度测试方法如下：（1）将头枕安装在实际座椅上；（2）利用冲击试验机对头枕进行冲击试验，记录变形量；（3）计算变形量与冲击负荷之间的关系。
三、头枕稳定性头枕稳定性是指头枕在使用过程中保持固定位置的能力。
头枕稳定性要求包括静止状态下的稳定性和动态状态下的稳定性两个方面。
静止稳定性静止稳定性是指头枕在静止状态下保持固定位置的能力。
静止稳定性测试方法如下：（1）将头枕放置在测试设备上；（2）观察头枕是否能够在重力作用下保持固定位置。
2. 动态稳定性动态稳定性是指头枕在动态状态下保持固定位置的能力。
动态稳定性测试方法如下：（1）将头枕安装在实际座椅上；（2）利用振动试验机对座椅进行振动试验；（3）观察头枕是否能够在振动过程中保持固定位置。
四、头枕耐久性头枕耐久性是指头枕在使用过程中保持原有性能的能力。
某汽车座椅头枕强度分析
关键词 ： 座椅 ； 头枕 ； 强度 ； 有限元分析
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ６ ３ ． ８ ３ ６ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ８— ４ ６ ５ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４— ０ ０ ２ ０— ０ ６
０ 引言
２ 有 限元模 型 的建 立
２ ． １ 网格 划 分 及 连 接 处 理
针对某汽车 座椅 ， 采用 Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ ｍ ｅ ｓ ｈ进行前 处理 。薄壁钣金 件采用壳 单元模 型 ， 管件 及杆件 采用梁单 元 模型 ， 实体部件 采用六面体单元模 型 。考虑模 型的计算效率 和准确性 ， 采用 ５ ｏ ｔ ｎ ｉ 的单 元划分 网格 ， 其 中壳
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试验方法 》 ， 采用拉 伸试验机测 出。表 ２给 出了部 分零部件材料 信息。
表 ２ 部 分 零 部件 材 料 信 息
２ ． ３ 边界条件
座盆板与车身地板之间为螺栓连接。根据法规要求 ， 头枕冲击试验需 固定车身地板螺栓连接处的全
部 自由度 。为避免局部节点产 生较大 的塑性 变形 ， 将载荷施加 到头型 的全 部节点 上 ， 且在 头型 与头枕之 间 定义面面接触 。考虑材料 的塑 性变 形 ， 在 载荷 突变 处缓 慢 加载 ， 第 一 次加 载 到 ５ ６ ５ Ｎ（ ３ ７ ３ Ｎ・ ｍ） 并 保 持 ０ ． ２ ｓ ， 第二次加 载到 ８ ９ ０ Ｎ并保持 ０ ． ２ ｓ ， 载荷历程 如图 ３所示 。
Ｌ ｓ — ｄ ｙ ｎ ａ 进行求解 ， 根 据计算结果 ， 提 出了改准
按 照法规 Ｇ Ｂ １ ５ ０ ８ ３— ２ ０ ０ ６ ｛ 汽车座椅 、 座椅 固定装置及 头枕强度要求 和试验方法 》 要求： 在 头枕顶 部
160 kmh货车摇枕的有限元分析
文章编号：1003-1421(2010)09-00中图分类号：U270.1+2文献标识码：B160 km/h货车摇枕的有限元分析阮保荣（北京京北职业技术学院机电工程系，北京 1014100）摘要：通过分析速度为160 km/h货车转向架摇枕的结构特点，选用ANSYS软件作为有限元分析工具，根据摇枕结构特征及载荷情况，按照与实际相符合的原则建立摇枕模型。
依据TB/T1335-1996《铁道车辆强度及试验鉴定规范》，对该货车摇枕的主要载荷进行计算和工况分析。
由于摇枕结构复杂，需要用第四强度理论进行评价，即用当量应力对静强度进行了评定。
关键词：货车摇枕；有限元分析；载荷工况；强度计算铁路货车主要用于运送各种货物，转向架是铁路货车的关键部件[1-2]，其中摇枕是转向架的重要部件[3]。
摇枕的作用是将车体作用在下心盘上的力传递给支撑在其两端的枕簧上，另外还用于把转向架左右两侧架联系成一个整体，其可靠性能影响机车的走行品质和安全性，必须满足一定的强度要求。
随着计算机的普及和计算方法的发展，有限元法已成为摇枕强度分析的主要方法。
1 转向架摇枕的结构特点为适应摇枕中央部位受弯矩大、两端受弯矩较小的情况，摇枕中央的截面比两端大，使中央部位具有较大的截面模数，这种形式的摇枕称为鱼腹形摇枕[4]。
这种结构既能保证摇枕具有足够的强度，又可以节约材料和减轻自重。
以下分析的摇枕是速度为160 km/h的货车，结构为鱼腹型，实体模型如图1所示。
图1 摇枕实体模型图2 摇枕有限元模型选用ANSYS软件作为有限元分析工具。
为了保证计算精度，在建立有限元模型时，根据摇枕结构特征及载荷情况，按照与实际情况相符合的原则建立摇枕模型，取该摇枕的1/2结构进行网格划分[5]，摇枕沿纵向轴的一半有限元模型如图2所示，其共有102 595个单元，189 350个节点。
图2 摇枕有限元模型3 载荷计算及工况3.1 载荷计算计算的摇枕匹配的转向架为新型转向架，同时设计速度较高，载荷计算时以TB/T1335-1996《铁道车辆强度及试验鉴定规范》[6]为主要依据，同时考虑实际情况予以适当调整。
个体化汽车坐垫设计及有限元分析的开题报告
个体化汽车坐垫设计及有限元分析的开题报告一、选题背景和意义汽车作为现代人们生活中不可或缺的交通工具，其舒适性和安全性是车辆设计的重要考虑因素。
而在整个汽车座椅设备中，座垫是最接近人体的部分，因此其人性化设计对于驾乘者的长时间健康和舒适具有重要意义。
目前市场上汽车座椅常常采用标准化设计，未能满足不同人群的需求，而个体化座垫设计可以通过测量乘客身体的各项数据，根据人体工程学原理制定相应的座椅设计方案，以达到人体最佳支撑和保护效果。
本研究旨在通过对乘客身体数据采集和有限元分析模拟，研究得到不同体型人群的个体化座垫设计方案，并对设计方案进行有效性验证以及优化，以期提高汽车座垫的舒适性和安全性，为汽车座椅行业的技术创新提供有力支持。
二、研究内容和思路本研究主要包括以下内容：1、乘客身体数据采集。
通过测量乘客身体各项数据，如体重、身高、臀围等指标，以及对相关人体部位进行检测，如脊柱、骨盆等，获得不同体型人群的人体数据。
2、座垫有限元分析模拟。
基于SolidWorks、ABAQUS等软件平台，建立不同体型人群的座垫有限元模型进行模拟分析，并得出不同部位在驾乘过程中的受力情况分布，以及不同体型驾乘者的舒适性和安全性水平。
3、个体化座垫设计方案制定。
依据分析结果，通过CAD软件进行个体化座垫设计方案的制定，如座垫壳体的设计、填充材料选择等等，并受到人体工程学原理的制约。
4、座垫设计方案优化。
通过对设计方案的有效性验证，进一步优化方案，以提高座垫舒适性和安全性。
三、预期成果和意义本研究的预期成果是：1、建立不同体型人群的座垫有限元模型，分析不同部位的受力情况分布，识别座垫设计中存在的问题。
2、制定不同体型人群的个体化座垫设计方案，达到最佳人体支撑和保护效果。
3、进行座垫设计方案的有效性验证，并加以优化。
本研究的意义在于：1、促进汽车座椅设计的技术创新，为汽车行业提供新的思路和方法。
2、提高汽车座椅的舒适性和安全性，满足不同体型人群的需求，提升驾乘者的体验感和健康水平。
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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。
靠背施加373Nm，头枕施加373Nm时的状态
240ms时，距离65.7mm
靠背施加373Nm，头枕施加373Nm时的状态（放大图）
240ms时,接触点 距参考线为65.7mm!
靠背施加373Nm，头枕施力增加到890N时的状态