[发明专利]基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法

权利要求书

1.一种基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，建立座椅整椅有限元模型；

首先结合座椅面套的造型数据，确定泡沫和吊紧线的工程数据；在建模时，除包括座椅骨架、塑料件、泡沫外，还包括面套、吊紧线，并保留泡沫与面套存在的初始穿透；座椅骨架、塑料件的网格大小为4～6mm，面套、泡沫的网格大小为8～12mm，吊紧线作为面套的拉紧线，用1D弹簧单元模拟；

第二步，形成泡沫与面套的预应力文件；

首先，分别在坐垫泡沫与坐垫面套之间，靠背泡沫与靠背面套之间建立用于消除初始穿透、模拟面套包裹泡沫状态的动态松弛接触，然后在载荷集中设置输出泡沫与面套的预应力文件，最后卡片设置启动动态松弛；

第三步，将第二步形成的预应力文件导入第一步建立的座椅整椅有限元模型中，替代原模型中的泡沫和面套，最终得到的座椅模型包含了带吊紧线的面套包裹泡沫的预应力，与实际乘员坐在座椅上时，泡沫和面套的状态更相符；

第四步，导入假人模型；

首先根据座椅R点位置，调整假人H点，根据脚跟点位置，调整假人脚的位置，然后将假人躯干角调为25.5～27.5°，用以模拟人靠上靠背，将假人的H点位置沿Z正向和X负向调整，使得假人臀部和背部分别与座垫和靠背存在6～15mm的分离，确保假人在任何可能接触部位，包括座椅头枕、靠背面套、坐垫面套，均不与座椅发生接触干涉；

第五步，假人定位；

综合考虑假人在坐下过程中，与座椅部件存在的接触，从而建立接触；其中，将假人与面套之间的接触，单独设置，并输出压力；

第六步，加载一个与z向成40～50°夹角的加速度，按开始3g加速度逐步调整至1g加速度曲线加载，用以模拟人坐上座椅的过程，卡片设置压力输出.intfor；

第七步，提交dyna计算；

第八步，读取计算结果，导出计算结果中的假人H点，根据H点结果与假人理论R点做比较，若坐标x、y、z坐标偏差控制在±10mm，则结果有效；若坐标误差不满足要求，则需调整设置加载加速度；

第九步，读取.intfor结果，查看压力分布；

第十步，通过最大压力、平均压力、接触面积、最大压力梯度，评价座椅的软硬程度、刚度和舒适性设计。

2.按照权利要求1所述的基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法，其特征在于：在第一步中，由于面套表现强烈的各向异性，需要采用各向异性的材料卡片模拟；座椅骨架、塑料件的网格大小为5mm，面套、泡沫的网格大小为10mm。

3.按照权利要求1所述的基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法，其特征在于：在第四步中，导入的假人模型为HIII50型；调整假人位置，还包括假人脚部与踏板的接触，踏板为主面，脚部为从面；假人臀部和背部分别与座垫和靠背存在8mm的分离，假人躯干角调为27.5°。

4.按照权利要求1所述的基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法，其特征在于：在第五步中，假人位置及姿态为乘员理论位置及姿态，座椅泡沫为初始状态，所以假人与座椅为干涉状态，需要通过模拟实际乘员坐到座椅上的过程将座椅泡沫压陷至实际形状。

5.按照权利要求1所述的基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法，其特征在于：在第六步中，加载的加速度方向与Z向成45°夹角，用以模拟人朝座椅靠的过程。

6.按照权利要求1所述的基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法，其特征在于：在第七步中，通过LS-Dyna软件进行计算。

7.按照权利要求1所述的基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法，其特征在于：在第八步中，通过Hyperview软件实现。