安全带固定点强度分析规范

Q/SZJ191001-2017安全带固定点强度分析规范SpecificationofStrengthAnalysisforSafety-beltAnchorages20XX20XX-12-31实施20XX-11-27发布XXXX汽车工程技术有限公司发布Q/SZXX-X-2017安全带固定点强度分析规范范围本标准规定了术语和定义、安全带固定点强度分析要求及方法。本标准适用于本公司安全带固定点强度分析CAE分析。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB14167-2013汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点；整车碰撞分析有限元建模规范。术语和定义无摘要Abstract本规范描述了安全带固定点强度分析流程，评估安全带固定点强度是否满足《GB14167-2013汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》要求。ThisdocumentdescribesthecommonProceduretoassesstheGB14167-2013Safety-beltanchorages,ISOFIXanchoragessystemsandISOFIXtoptetheranchoragesforvehiclesAnalysisSpecification.流程图ProcessFlowDiagram安全带固定点强度分析流程图如图1所示。白车身有限元模型输入白车身有限元模型输入BIWFiniteelementmodelinput检查基础模型Checkbasemodel建立加载装置CAE模型SetuploadingdeviceCAEmodelinput布置位移传感器Layoutofdisplacementsensorinput模型约束设置Constraintssetinput模型加载设置Loadssetinput分析模型接触设置Contactsetinput控制卡片设置Controlcardsetinput提交计算Submittoanalysisinput结果处理Resultinput图1安全带固定点强度分析流程图工具描述ToolDescription仿真分析过程中需要用到的如下软件:Thefollowingsoftwarefacilitatestheanalyticalsimulationprocess:前处理(Preprocessors):HyperMesh,Primer求解器(AnalysisCode):LS-DYNA后处理(Postprocessors):Hyperview,Hypergragh,LSPrePost建模过程ModelingProcedure单位Units建模中所用单位制如下所示:Theunitsusedinthemodelingareasfollows:力(Force) 千牛(KN)质量(Mass) 千克(kg)长度(Length) 毫米(mm)时间(Time) 毫秒(ms)内容Contents安全带固定点强度分析模型包含白车身，座椅，安全带总成以及人体模块加载装置，该模型根据《整车有限元建模规范》建立。ABIWmodel,seat,seatbeltsystemandforceapplicationdeviceofhumanbodyareneeded.DetailedmodelingprocedurecouldbefoundintheEntireVehicleCrashAnalysisFiniteElementModelingSpecification.坐标系CoordinateSystems整车有限元模型采用标准的笛卡尔整体坐标系，当测量加速度、速度和侵入量时，可能需要采用局部坐标系。TheFiniteElementmodelsshouldusethestandardglobalCartesiancoordinatesystem.Whenmonitoringaccelerations,velocities,anddisplacements,localcoordinatesystemsmaybeused.建模技巧ModelingTechniques有限元基础模型输入安全带固定点强度分析模型可从整车碰撞CAE模型中提取，将有限元模型导入CAE分析的前处理软件，该模型要求根据《整车碰撞有限元建模规范》规范建立，提取关键部位包括：在白车身模型基础上进行如下简化，对前排座椅，通常分析驾驶员侧，截取区域纵向为被测固定点前方至少500mm，后方至少300mm处，横向包括中通道在内的大半侧车身；对后排座椅，截取区域纵向为被测固定点前方至少500mm，后方至少300mm处、横向包括整个车身。对于四门车，包括C柱；对于两门车，包括B柱。前排安全带高度调节器需建立其结构，包括固定螺栓、止动垫片、垫圈等，织带导向件要根据实际数模建立并更新厚度和材料。安全带卷收器需要建立其骨架结构，包括固定螺栓及止动垫片、垫圈等。。检查有限元基础模型7.4.2.1检查如4.4.1所述的模型，要求数模齐全，网格质量及连接满足《整车碰撞有限元建模规范》要求。7.4.2.2清除模型中空的component、property、material、curve、sys、accelerometer及控制卡片，删除与本分析无关的set及group；7.4.2.3座椅应放置在对强度最为不利的驾驶或者使用位置，座椅的位置应在报告中予以说明。如果靠背角度可调，应调至制造商的规定位置或尽可能为25°；7.4.2.4确认座椅各安装点的位置，安装点附近件的数模、连接、材料牌号与参数；7.4.2.5座椅各安装孔周围网格细化处理，网格尽量为均匀的四边形，以保证安装点周围应力应变均匀分布；加载装置在已调整好的简化模型中导入人体模块加载装置模型（如图2所示），并调整其位置，具体方法如下：加载装置与座椅表面的初始压缩过程模拟：加载模块所有节点一起平移，使人体下模块的纵向中心面与乘员纵向中心面相重合；当横向位置调整好后，再将加载模块沿整车x方向整体平移，使加载装置尽量位于座椅后端，保证加载装置与座椅有最大的接触面；当加载装置满足上述条件后，再将加载模块整体沿整车z方向平移，保证加载装置与座椅接触面的距离控制在2mm左右；后排安全带固定点强度加载模块中，确定加载模块放置的正确性（尤其需确定后排中间模块放置的正确性），以及安全带织带的缠绕方式的准确性，以提高分析精度；利用ls-dyna，给模型施加重力，计算一段时间直到系统动能波动很小，接近零时，表明系统达到动态平衡状态，将此时的加载装置和座椅表面网格输出，代替模型中相关的网格。图2三点式人体模块加载装置安全带预紧模拟：为精确模拟安全带张紧状态位置，可采用预定位的方法：从加载模型中取出安全带和人体模块，固定安全带一端，约束人体模块的所有运动自由度，在安全带另一端沿预紧方向缓慢施加大小等于13.5KN的作用力，利用ls-dyna计算一段时间，消除安全带初始裕量，得到张紧状态的安全带位置，利用hyperview输出安全带单元，替换原模型中的安全带单元。分析模型接触设置安全带固定点强度分析模型主要包括以下接触：CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE:假人模块与安全带及座椅接触；CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE:整车自接触；CONTACT_AUTOMATIC_SPOTWELD：整车焊点与车身连接接触。假人与车的接触。控制卡片设置计算控制卡片主要定义：CONTROL_TERMIANTION:设定分析时间100ms；CONTROL_TIMESTEP:设定计算控制时间步长，根据网格质量控制最小单元尺寸确定。当最小单元尺寸为3mm时，dt2ms应大于6.0×10-4ms；CONTROL_SHELL:设定壳单元控制卡片；CONTROL_SOLID:设定体单元控制卡片；CONTROL_CONTACT:设定接触控制卡片；CONTROL_PARALLEL:设定并行处理器控制卡片：CONTROL_OUTPUT:设定输出参数控制卡片；CONTROL_ENERGY:设定能量控制卡片。数据输出卡片主要定义：DATABASE_GLSTAT：定义文本输出总体信息；DATABASE_MATSUM：定义文本输出材料信息；DATABASE_NODOUT：定义文本输出节点信息；DATABASE_RCFORC：定义接触数据输出信息；DATABASE_SLEOUT：定义文本输出梁单元信息；DATABASE_SECFORC：定义截面数据输出信息；DATABASE_BINARY_D3PLOT：定义计算结果文件输出信息；DATABASE_BINARY_D3THDT：定义单元历史数据输出信息。假设和限制Assumptions/Limitations假设Assumptions焊接假设WeldAssumptions8.1.1.1除非特别指定，通常情况下不考虑焊点失效。8.1.1.2所有焊点都起作用。8.1.1.3当不能获得焊点信息时，焊点间距为40-60mm。材料假设MaterialAssumptions8.1.2.1同一个PART中，所有区域的材料属性一致。8.1.2.2考虑应变率影响。8.1.2.3不考虑材料撕裂。几何假设GeometryAssumptions8.1.3.1忽略非显著特征，如直径小于6mm的孔。8.1.3.2不考虑制造过程中产生的褶皱、裂缝及其他非设计特征。刚性部件RigidComponents8.1.4.1在碰撞过程中变形很小的件设置为刚性。8.1.4.2螺栓通常被看做不失效的刚性连接。影响很小的部件8.1.5.1对结果影响很小的部件可以不包含在模型中，但是要配重。限制Limitations材料Material8.2.1.1材料的应力应变曲线只是试验值的近似。数值限制NumericalLimitations8.2.2.1任何数值解都是近似解。载荷和边界条件Loads/BoundaryConditions边界条件BoundaryConditions根据GB14167-2013安全带固定点强度的要求，CAE模型约束白车身，如图3，在减震器中心、白车身门槛下部进行约束。图3分析模型约束示意图载荷条件LoadsConditions根据GB14167-2013安全带固定点强度，加载方向与大小具体要求如下：沿平行于汽车纵向中心面的水平线向上成12.5°的方向施加载荷，如图4所示；图4加载示意图对于前排座椅，若有安装固定点在座椅上，则还需通过座椅质心水平向前施加20倍座椅总成的重力，如图4所示；后排所有乘坐位置同时加载，加载方向同前排，加载模型如图5所示（若有安装固定点在座椅上，则仍需通过座椅质心水平向前施加20倍座椅总成的重力，座椅质量需向设计部门确定）；图5后排加载示意图在整个安全带固定点强度分析的过程中，设定重力加速度9.8l×10-3mm/ms2；最大要求加载力见下表1表SEQ表格\*ARABIC1最大加载力要求种类M1、N1类M1、N1以外车辆M3、N3类2点式安全带22.25±0.2kN11.1±0.2kN7.4±0.2kN3点式安全带13.5±0.2kN6.75±0.2kN4.5±0.2kN加载力曲线由“正比例”段和水平段组成。其中正比例段加载时间150ms，水平段加载时间50ms，如图6所示。图6加载力曲线示意图结果Results分析结果主要包括：车身安装孔构件变形图与塑性应力应变云图。性能要求PERFORMANCEREQUIREMENTS所有安装固定点必须承受法规要求的试验；在经受规定的负荷后，任何安装固定点及其周围区域不能形成永久变形，部分断裂或损坏；试验过程中，应满足平行于汽车纵向中心面而且分别通过同一安全带L1和L2点的两铅垂平面之间的距离应不小于350mm，L1和L2点应在座椅中心面两侧，且任一点距该平面不得小于120mm；（注：点L1和点L2是指同一安全带的两个下部安装固定点位置，见图7。）图7安全带安装固定点实际位置示意图（俯视图）试验过程中，应满足实际安装固定点位置应在过C点的水平面上方；（注：C点是位于R点垂直上方450mm处一点，见图8。）图8安全带