基于有限元法的汽车座椅结构仿真及优化研究

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在众多的汽车部件中与人身体接触最为密切的当属汽车座椅,汽车座椅的主要作用就是用来支撑人体重量、减缓车身振动的传输,给予驾乘人员安全舒适的驾乘感受。随着科技的进步,汽车座椅已经从最初的木板棉花结构发展到了现在能够智能调节的豪华座椅。随着人们生活条件的提高,对汽车的要求也提高了,汽车座椅朝着更加安全和舒适的方向发展。这些年来,座椅舒适性成为了主要关注的问题之一。首先,详细的阐述了汽车座椅有限元模型的建立过程,包括三维模型的简化、材料属性的设置、网格的划分、载荷的计算及施加以及边界条件的确定;分析了该汽车座椅静力学分析的结果,输出其应力及变形云图;并对该汽车座椅的关键零部件,包括调角器、ISOFIX连接器、靠背、底座及头枕高度调节器等进行进一步的静力学分析。其次,利用HyperMesh软件建立汽车座椅骨架结构有限元模型,对于每个部分之间的连接状况进行详细切充分的介绍,并使用Radioss对座椅骨架进行低阶范围内的计算模态分析,使用Hyper View将计算得出的分析结果提取出来。除此之外,还根据试验模态分析的方法对汽车座椅骨架进行了试验模态分析,在这一分析过程中重点对座椅骨架的支撑方式、座椅安装、激励点和响应点的选择进行了较为深入的分析;然后阐述了试验数据的可信度分析、FRFs曲线和稳态图的作用,并利用MAC图对试验模态分析的可信度进行了评估,将计算模态分析和试验模态分析的结果放在一起进行比较,对计算模态分析的可信度进行验证。最后,以汽车座椅骨架一阶模态频率为最终想要得到的优化目标,为了实现这一目标以对座椅骨架模态影响比较大的7个部件的尺寸为变量,在进行状态约束选择时选择使用总质量约束,以上就是优化方案的选择情况,在优化的过程中选择正交优化的设计方式,对注射压力、保压时间等不同条件下的纤维张量进行了深入的研究,通过这些研究可以将纤维在基体树脂中的分布情况反映了出来,并对该工艺条件对工件强度的影响情况依次进行测试;与此同时,使用CAE对制品工艺进行分析,通过分析得出了座椅骨架的最优注塑工艺,根据工艺的要求注射时间为1.54s,保压压力为30Mpa,模具温度是90℃锁模力为700t,在这一条件下得到的座椅骨架的质量才是最好的,这一研究成果对于座椅骨架的注塑工艺及模具设计来由具有非常重要的参考价值。
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