论文部分内容阅读
近些年,随着交通事故的频发,人们对汽车的安全性逐渐重视,各国纷纷出台多种较为严格的、全面的相关安全法规,以此来约束汽车的生产和制造标准。同时,在能源与环境日益紧张的背景下,节能减排的号召也日渐强烈,汽车轻量化的概念应运而生。如何在满足以安全性为前提的条件下,实现车体结构的轻量化设计成为现阶段汽车领域的关注焦点。在众多汽车结构件中,座椅作为车体中直接与人体相接触的部件,直接关系到车内乘员的舒适性和安全性,故汽车座椅的研究也逐渐受到关注,各国更是相继推出了与其相关的座椅安全法规,旨在提高车内乘员的安全性。同时,座椅整体结构与车体质量密不可分,故座椅的轻量化设计也成为各大汽车厂商关注的重点之一。目前实现座椅轻量化设计的手段主要包括座椅结构的优化设计、零件的制造与连接工艺的更新以及新型轻质材料的应用。其中以新型轻质材料代替传统金属材料应用在座椅结构上的方式较为广泛。而在众多车用轻质材料中,纤维增强复合材料以其高比强度、高模量、易于加工成型以及低密度等诸多优点受到广泛关注,并一度成为轻质材料中的研究热点。本文主要针对初始LFT座椅骨架结构,依据GB15083-2006中与汽车座椅相关的法规标准进行台车试验。同时应用有限元仿真技术,对该座椅骨架结构进行抗行李块冲击台车试验仿真模拟,并与试验结果进行对比验证分析,以保证该仿真模型建立的有效性,为后续基于该模型所做的结构改进提供一定的前期保障。针对未满足法规要求的初始LFT座椅骨架结构简化模型进行拓扑优化与尺寸优化分析,旨在有目的性地提出合理的座椅背板骨架结构设计方案。根据优化结果云图,获得该座椅骨架在受冲击时的受力及其传递情况,同时也可体现合理的材料分布状态。根据优化结果分析,结合长玻璃纤维复合材料以及连续玻璃纤维复合材料的材料特点,参考国内外相关文献,分别提出单一LFT座椅骨架结构以及混合E-LFT座椅骨架结构的两种轻量化设计方案,并根据法规要求,建立相应的有限元仿真模型进行抗冲击性仿真模拟,使其在满足相应法规要求的同时,实现结构的轻量化设计。同时,提出单一EF座椅骨架简单结构,对其进行探索性研究,通过抗冲击性台车试验与仿真模拟的对比分析,以此验证该连续纤维座椅骨架模型建立的有效性,也为后续轻量化结构的设计提供一定的参考意义。文中考虑到纤维增强复合材料的加工工艺可行性,结合设计的两款座椅背板骨架结构,对其进行成型工艺可行性分析,进而提出更加合理可行的座椅背板骨架结构设计方案。