基于HyperWorks的客车座椅骨架轻量化及碰撞安全性研究

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伴随着全球范围内节能减排的呼声越来越强烈,汽车轻量化已演变为汽车行业发展的一个新方向。与目前受关注度较高的典型乘用车的轻量化相比,客车作为公众出行最为主要的交通工具之一,因为其自身独特的结构特点以及功能属性,其轻量化的意义尤为突出。而在客车的众多构件中,客车座椅作为与乘员身体直接接触的部件,其不仅可以给乘员提供舒适的乘车环境以及必要的安全保护,并且由于其数量通常较多,故相较于车身及底盘等常规汽车零部件的轻量化,客车座椅整体的轻量化效果也非常可观。  本文首先参照一款客车座椅骨架的实际尺寸,利用UG软件及HyperMesh软件建立该客车座椅骨架的CAD模型以及有限元模型;并依据相关国家标准的要求,对该座椅骨架实施静强度分析,分析结果表明该客车座椅骨架的结构强度符合国家标准的要求且留有较大的减重空间。  其次,参照静强度分析的结果,利用HyperWorks系列软件,采用拓扑优化、灵敏度分析、尺寸优化等先进的结构优化设计方法对该客车座椅骨架模型实施轻量化设计。经静强度验证,轻量化后的客车座椅骨架在满足国标要求的前提下实现减重19%,减重效果明显。  最后,参照相关国家标准的要求,利用HyperCrash软件分别对轻量化前后的客车座椅骨架模型实施靠背吸能仿真试验以及滑车碰撞仿真试验。综合对比分析试验结果,可以得到:相对于原客车座椅骨架,轻量化后客车座椅骨架的靠背吸能特性得到明显改善,且其在碰撞过程中的安全性能也有了一定程度的提升。故本文对客车座椅骨架的轻量化设计合理、有效,并取得了良好的轻量化效果。
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