[发明专利]基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法

说明书

本发明公开了一种基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法，包括以下步骤：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；形成泡沫与面套的预应力文件；吊紧线用1D弹簧单元模拟；将形成的预应力文件导入建立的座椅整椅有限元模型中，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；导入假人模型；假人定位；加载一个与z向成40～50°夹角的加速度；共十步。模拟过程简单，模拟结果更真实可靠，降低了座椅开发成本，缩短开发周期，是一种座椅研发过程中有效的舒适性前期验证手段。

技术领域

本发明属于汽车座椅CAE技术领域，具体涉及一种基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法。

背景技术

汽车座椅是汽车中重要的零部件之一，在汽车人机工程学中，通过汽车座椅体压分布检测，研究影响体压分布的若干汽车座椅结构因素。在汽车座椅结构设计过程中，关注这些影响体压分布的设计要点，并通过优化结构使人与座椅接触界面的压力分布变化均匀平缓，从而提高乘坐舒适性。

目前座椅体压分布采用试验方法进行，结合试件来调整应力分布，试验成本高，整改周期较长。若能与有限元方法结合起来，通过分析静态体压分布的特征，以降低座椅试验成本及缩短整改周期，对于产品研发非常必要。但受限于目前有限元分析方法的局限性，分析结果与试验结果存在一定的差距，因此通常还是沿用传统的试验方法进行。

发明内容

针对传统座椅体压分布试验成本高、周期长的缺陷，提出一种有限元方法对座椅性能体压分布进行预测，从而降低座椅试验成本，缩短开发周期，并且使有限元分析方法更真实可靠。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种基于重力法的座椅体压分布有限元分析方法，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，

第二步，形成泡沫与面套的预应力文件；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；

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；