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编号

SJ-BD-5-2006

代替

密级

商密3级▲

XXX股份有限公司内部技术规范

座椅总成碰撞模型建模规范

RegulationofFEModelEstablishofChairAssemblyForCrashAnalysis

2006-06-01

XXX股份有限公司发布

前言

本规范由汽车工程研究院CAE工程所车体结构室负责起草。

本规范由CAE工程所进行管理和解释。

本规范版本记录和版本号变动与修订记录如下。

本规范的版本记录和版本号变动与修订记录

版本号

制定/修订者

制定/修订日期

批准

日期

被动安全分析座椅总成建模规范

1范围

本规范规定了建立整车碰撞分析有限元模型中的座椅模型应遵循的标准。内容涉及材料定义、单元使用规则、模型组件连接规则、组件相对位置放置规则以及力学结构的模拟建议。

本规范适用于作为各类车型前排、中排、后排座椅的建模规范。

按本规范建立的模型适用于PAM-SYSTEM2005，基本单位制为：mm,Kg,ms

2模型中单元及其材料的使用规则

座椅必须位于可调的车身方向和高度方向的中央位置，其模型是由体单元、壳单元和一维单元组成，每一类单元都须遵循各自相应的建模质量要求，同时保证单元之间距离大于分析时所设置的接触厚度与材料厚度之和，每一个单元都有相应的EID，可以根据实际需要设置单元EID的范围。

2.1体单元的建模要求

2.1.1对体单元泡沫材料选取的要求

座椅泡沫实体单元的材料使用TYPE45。具体设置参数详见附表1。

2.1.2对体单元建模的质量要求

在座椅模型中，座垫、靠背和头枕使用四节点的四面体单元建模，且3D的“elemtypes”中，tetra4的类型必须设置为“TETR4”如图1：

图1tetra4的类型设置

体单元的边长平均为15－20mm

图2使用四节点的四面体单元建立的泡沫示例

如果需要应用假人模型，就需要对坐垫和靠背的体单元进行调整，形成能够模拟假人背部、盆骨以及大腿与座椅接触情况的曲面。当假人处在要求位置和正确的姿态时，其表面不能与座椅泡沫表面有初始穿透现象。

图3与假人贴合泡沫部分建模示例

2.2壳单元的建模要求

2.2.1对壳单元材料选取的要求

壳单元的材料使用TYPE103。具体设置参数详见附表2。

2.2.2对壳单元建模质量的要求

座椅的骨架用QUAD4和TRIA3两种壳单元建模，其中TRIA3的数量不得超过壳单元总数量的10%，所有的壳单元必须位于各个部件的设计中面上，壳单元的平均边长为10mm，最小边长不得小于4mm，最大边长不得大于15mm，单元穿透的检查尺寸为0.65mm，壳单元其他质量要求详见表1。

表1

英文名称

最大值（MAX）

最小值（MIN）

备注

Aspectratio

3.0

Skewness

60

单位deg

Warping

15

Taper

0.25

QUADAngle

140

40

单位deg

TRIAAngle

120

30

单位deg

Jacobian

0.5

2.2.3几个建模中需要避免的问题

a)避免2个三角形单元共用同一个节点或者同一条边，如图4所示，左图为错误情况，右图为正确情况。

图4壳单元建模范例

b)如果几何模型倒角半径r5mm，不需要详细描述，如图5左图所示；如果几何模型倒角半径r≥5mm，则需要对该倒角详细描述，如图5右图所示。

图5不同半径倒角的建模示例

2.3一维单元的建模要求

2.3.1对细杆和弹簧的材料选取要求

使用BEAM单元模拟钢丝弹簧或细杆，其材料使用TYPE201。具体设置参数详见附表3。

2.3.2对细杆和弹簧建模的要求

在座椅建模中，用BEAM单元模拟座椅中的细杆件和弹簧。位置取杆件或弹簧横截面的中心，且轴向方向与几何的轴向始终保持一致。细杆件需要多个BEAM进行模拟，每一个BAEM的长度控制在5mm左右，如图6所示。

图6弹簧或细杆建模示意图

2.3.3一维刚性单元对连接模拟的建模要求

刚性单元使用node-nodes（一点对多点）的连接方式。刚性单元的主节点不具有约束功能，需要约束的节点不能用刚性单元的主节点进行约束，否则会造成约束失效。如图7所示：

主节点

主节点

图7刚性单元的建模要求示意图

3连接的模拟

3.1总述

座椅结构包括框架、弹性单元、衬垫、调整机构、调角器、蒙皮、头枕等组成。它们之间的连接关系主要有螺栓连接、板与板之间的保护焊连接、板与管之间的保护焊连接、管与管之间的保护焊连接、座椅调节机构锁止机构的连接、弹簧与板的保护焊连接、弹簧与泡沫的抓扣连接、泡沫与管之间的粘连关系等。有限元模型对于每一种连接的模拟，都必须与实际的受力关系和运动关系相符，否则可能造成整个模型失真。

3.2