汽车儿童安全座椅碰撞性能仿真分析与评价

《汽车儿童安全座椅碰撞性能仿真分析与评价》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2014年8月机械设计与制适工程Agu．2014第43卷第8期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．43No．8DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．08．008汽车儿童安全座椅碰撞性能仿真分析与评价彭炫权，臧孟炎，许韶恩，萧乃仁(1．华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)(2．中山市隆成日用制品有限公司，广东中山528400)摘要：根据欧洲儿童乘员约束系统法规(ECER44)的要求，建立提篮式儿童安全座椅有限元模型和1．5岁假人有限元模型，构造安全带约束系统，获

2、得儿童安全座椅碰撞性能仿真分析有限元模型。应用有限元软件LS—DYNA仿真分析正碰过程，得到碰撞过程中假人运动形态、假人头部和胸部的加速度。仿真分析结果与对应的实验结果一致，验证了儿童安全座椅碰撞有限元模型的正确性。关键词：汽车；儿童安全座椅；ECER44；碰撞性能；有限元仿真；实验评价中图分类号：U491．61文献标识码：B文章编号：2095—509X(2014)08—0032—05随着我国家用汽车保有量的逐年增加，儿童乘进行正面碰撞仿真分析，并对照实验结果，从假人车安全问题越来越突出，不良的乘车习惯导致儿童运动形态、假人头部和胸部加速度3个方面对仿真乘车

3、安全事故频发。而针对成人设计的常规座椅、结果进行有效性评价。安全带约束系统和安全气囊并不能很好地保护儿1有限元模型的建立童，在汽车碰撞事故中，儿童乘员面临的伤亡风险本文通过有限元仿真分析方法，研究一款已通远远高于成人_lI2J。研究表明，在撞击速度差为过ECER44法规试验，适用于0～1．5岁婴JL(体重48km／h的汽车碰撞事故中，儿童乘员将受到相当不超过13kg)的G0+组国产汽车儿童安全座椅的于其身体质量3O至60倍的惯性力作用。若没碰撞性能。台车碰撞实验装置如图1所示，包括儿有使用任何约束装置，儿童乘员将被抛出座椅与车童座椅、1．5岁假人、安全带与带

4、扣、ISOFIX底座和内物体或其他乘员发生撞击，这对于身体还处于生ECE座椅等。应用AltairHyperMesh前处理软件，长发育阶段的儿童乘员是相当危险甚至是致命的J。在乘车中正确使用儿童安全座椅，婴儿(1建立整个碰撞实验装置的有限元模型。岁以下)在交通事故中的死亡率可降低71％，1～4岁的幼龄儿童在交通事故中的死亡率也可降低54％lL5]。显然，使用儿童安全座椅是降低儿童损伤的最有效手段。目前，我国汽车儿童安全座椅碰撞性能的评价仍然主要依赖实验，严重制约着相关企业与国外同行的竞争实力。在设计过程中通过有限元等数值分析方法评价和优化产品性能是提高产品质量

5、、降低开发成本的重要手段之一6J。本文根据欧洲儿图1汽车儿童安全座椅台车碰撞实验装置童乘员约束系统法规(ECER44)的要求，建立了包括某款提篮式儿童安全座椅、1．5岁假人和约束系1．1儿童座椅及台车模型统的有限元模型，使用有限元分析软件LS—DYNA儿童座椅及台车有限元模型如图2所示。儿收稿日期：2014—07—26基金项目：广东省中山市优势传统产业升级项目(ZSEI一2012659066)；广东省技术创新项目(2013389031)作者简介：彭炫权(1989一)，男，广东中山人，华南理工大学硕士研究生，主要研究方向为车辆工程。·32·2014年第43卷机

6、械设计与制造工程性材料模型，而ISOFIX底座连接件及内部钢材、支定的区域内，即图8中两条虚线与坐标轴构成的区撑脚等使用弹塑性材料模型，台车座椅金属板定义域。为刚体材料模型。重应变图5EPS应变率的泡沫材料性能曲线图7碰撞实验初始状态应变时间／ms图6ECE座椅泡沫材料性能曲线图8碰撞加速度曲线2儿童座椅碰撞仿真模型对应正面碰撞实验，仿真模型工况加载如下：2．1碰撞仿真初始状态给整个汽车儿童安全座椅碰撞有限元模型定义汽根据ECER44要求，将儿童座椅安装在台车座车前进方向上的初始速度为50km／h，同时给台车椅ISOFIX固定点位置上并固结，使儿童座椅紧靠座

7、椅金属板一个如图8所示的、与初速度方向相反ECE座椅。为了仿真分析这一过程，采用DYNAIN的加速度脉冲载荷，模拟汽车正面碰撞效果。重力文件实现碰撞仿真模型初始化。实验用ECE座椅方向加载9．8m／s的重力加速度。替代实车座椅固定在台车上。外接电缆连接Q1．5儿童假人和数据采集系统，用于传输在碰撞过程中3碰撞仿真分析与评价Q1．5儿童假人体内加速度传感器的数据。台车上在保证仿真加载工况与试验条件一致的前提装有加速度传感器，采集碰撞中台车所产生的加速下，使用LS—DYNA软件进行碰撞仿真分析。通度，并由数据采集系统输出数据。台车碰撞前的初过碰撞过程中假人运动形

8、态、假人头部和胸部的加始状态如图7所示。速度响应，定