安全气囊织物材料的力学性能仿真研究.pdf

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1、第l2期机械设计与制造2012年12月MachineryDesign&Ma~aufacture45文章编号：1001—3997(2012)12—0045—03安全气囊织物材料的力学性能仿真研究沈斌1任莎莎季鹏凯(1同济大学中德学院，上海200092；2同济大学机械工程学院，上海200092)NumericaISimulationoftheMechanicalPropertiesforAirbagFabricMateriaI。一SHENBin，RENSha-shaI,jIPeng—kai(1．CollegeofCDHKTonNiUniversity，Sha

2、nghai200092，China；2．CollegeofMechanicalEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China)十4十一十J一十斤十十’q、I十十斤十一十一十一十十十J一1、t斗十、s’斤十1、t1^{，^§斤+q、tl、t，d●1、t十十瞳t一卜【摘要】通过有限元分析软件LS—DYNA对气囊织物材料的拉伸和剪切力学性能进行分析研究，建立了安全气囊织物的有限元模型，对其力学性能进行了仿真分析，为气囊和汽车约束系统分析提供了可靠的气囊织物材料模型。随后通过相应的实验进行了比较分析，进一步验证

3、了采用有限元对安全气囊织物材料进行力学分析的有效性和合理性。关键词：织物材料；各向异性；拉伸性能；剪切性能；剪切框架试验【Abstract】Theairbagfabric’smechanicalpropertiesoftensionandshearwereinvestigatedbythefiniteelementanalysisSoftwareLS—DYNA．ThemechanicalpropertiesweresimulatedbysettinguptheFEAmodelofairbagfabric，whichisreliableforairbaga

4、ndvehicleconstrainedsystemanalysis．Later，thecom—parisonbetweenthetestandsimulationresultcDrmedthevalidityandrationdi~ofFEAmodelofairbagfabric．KeyWords：Fabric；Orthotropic；TensilePrOperties；ShearProperties；Shear-FrameTest中图分类号：TH16文献标识码：A1引言近年来，我国的汽车工业作为支柱产业发展很快，汽车特别是轻、小型汽车的安全行驶已经成

5、为汽车生产厂家和广大乘员关注的热点。汽车安全气囊作为汽车被动安全的重要部件越来越受到重视。这就需要厂商在设计早期参与整个项目的开发，借助有限元仿真可以建立前期的概念模型，并通过仿真分析来评估前期设计的有效性和合理陛。由于气囊织物材料对安全气囊的性能产(a)经纬向9O。编织(b)经纬向非90。编织生很大的影响，为了获得气囊织物的材料特性，采用了有限元仿图1编织类型Fig．1WeavingType真方法对气囊织物材料的力学性能进行了探讨。为了描述气囊织物在气囊展开过程中的复杂受力特性，研2织物材料MAT34的材料属性究模型选取MAT34中FORM-4膜单元方

6、程，即为基于大应变理织物材料是以经线和纬线按一定角度编织而成的复合材论的非正交各向异性的非线性材料模型。现为了获得织物材料经料，常见的编织角度为90。，经线和纬线作为材料的主轴，它们方纬向的拉伸应力应变曲线和剪应力剪应变曲线，需要设计材料拉向的改变将严重影响到织物的力学性能。由于织物材料和正交异伸试验和剪切试验。性材料不同，正交异性材料的材料主轴在变形过程中始终不发生变化，而织物材料的经线和纬线的夹角在大变形过程中很容易发生3织物材料仿真模型建立改变m做织物材料是各向异性且又是非正交的。织物编织类型121，为了对织物材料进行仿真研究，拉伸仿真试验中膜材料

7、沿如图1所示。经线和纬线方向裁剪成长度为300mm，宽度为50ram的布片，并另外，织物材料的压缩模量比拉伸模量小很多，约为其拉伸将其在长度方向等分为三段，其中首末两段为变形过渡区域，主模量的2％左右Pl，再加上其弯曲刚度也很小。因此，基于以上这些要用于消除一些变形不稳定所造成的数据干扰；中间一段为测量力学特征，采用了有限元软件LS—DYNA中的织物材料MAT34区域，通过加装引伸计用于测量织物材料的变形。剪切仿真试验和膜单元理论来研究它。中膜材料按经线和纬线夹角为45。方向裁剪成边长为100mm的MAT34是LS—DYNA专门为气囊织物材料开发的，该模

8、型正方形织物布片，其中，四角裁剪掉边长为25ram的方形区域。随是基于层状各向异