Q/SZJ191001-2017安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析規(guī)范SpecificationofStrengthAnalysisforSafety-beltAnchorages20XX20XX-12-31實(shí)施20XX-11-27發(fā)布XXXX汽車(chē)工程技術(shù)有限公司發(fā)布Q/SZXX-X-2017安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析規(guī)范范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了術(shù)語(yǔ)和定義、安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析要求及方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于本公司安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析CAE分析。規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB14167-2013汽車(chē)安全帶安裝固定點(diǎn)、ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)及上拉帶固定點(diǎn)；整車(chē)碰撞分析有限元建模規(guī)范。術(shù)語(yǔ)和定義無(wú)摘要Abstract本規(guī)范描述了安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析流程，評(píng)估安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度是否滿(mǎn)足《GB14167-2013汽車(chē)安全帶安裝固定點(diǎn)、ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)及上拉帶固定點(diǎn)》要求。ThisdocumentdescribesthecommonProceduretoassesstheGB14167-2013Safety-beltanchorages,ISOFIXanchoragessystemsandISOFIXtoptetheranchoragesforvehiclesAnalysisSpecification.流程圖ProcessFlowDiagram安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析流程圖如圖1所示。白車(chē)身有限元模型輸入白車(chē)身有限元模型輸入BIWFiniteelementmodelinput檢查基礎(chǔ)模型Checkbasemodel建立加載裝置CAE模型SetuploadingdeviceCAEmodelinput布置位移傳感器Layoutofdisplacementsensorinput模型約束設(shè)置Constraintssetinput模型加載設(shè)置Loadssetinput分析模型接觸設(shè)置Contactsetinput控制卡片設(shè)置Controlcardsetinput提交計(jì)算Submittoanalysisinput結(jié)果處理Resultinput圖1安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析流程圖工具描述ToolDescription仿真分析過(guò)程中需要用到的如下軟件:Thefollowingsoftwarefacilitatestheanalyticalsimulationprocess:前處理(Preprocessors):HyperMesh,Primer求解器(AnalysisCode):LS-DYNA后處理(Postprocessors):Hyperview,Hypergragh,LSPrePost建模過(guò)程ModelingProcedure單位Units建模中所用單位制如下所示:Theunitsusedinthemodelingareasfollows:力(Force) 千牛(KN)質(zhì)量(Mass) 千克(kg)長(zhǎng)度(Length) 毫米(mm)時(shí)間(Time) 毫秒(ms)內(nèi)容Contents安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析模型包含白車(chē)身，座椅，安全帶總成以及人體模塊加載裝置，該模型根據(jù)《整車(chē)有限元建模規(guī)范》建立。ABIWmodel,seat,seatbeltsystemandforceapplicationdeviceofhumanbodyareneeded.DetailedmodelingprocedurecouldbefoundintheEntireVehicleCrashAnalysisFiniteElementModelingSpecification.坐標(biāo)系CoordinateSystems整車(chē)有限元模型采用標(biāo)準(zhǔn)的笛卡爾整體坐標(biāo)系，當(dāng)測(cè)量加速度、速度和侵入量時(shí)，可能需要采用局部坐標(biāo)系。TheFiniteElementmodelsshouldusethestandardglobalCartesiancoordinatesystem.Whenmonitoringaccelerations,velocities,anddisplacements,localcoordinatesystemsmaybeused.建模技巧ModelingTechniques有限元基礎(chǔ)模型輸入安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析模型可從整車(chē)碰撞CAE模型中提取，將有限元模型導(dǎo)入CAE分析的前處理軟件，該模型要求根據(jù)《整車(chē)碰撞有限元建模規(guī)范》規(guī)范建立，提取關(guān)鍵部位包括：在白車(chē)身模型基礎(chǔ)上進(jìn)行如下簡(jiǎn)化，對(duì)前排座椅，通常分析駕駛員側(cè)，截取區(qū)域縱向?yàn)楸粶y(cè)固定點(diǎn)前方至少500mm，后方至少300mm處，橫向包括中通道在內(nèi)的大半側(cè)車(chē)身；對(duì)后排座椅，截取區(qū)域縱向?yàn)楸粶y(cè)固定點(diǎn)前方至少500mm，后方至少300mm處、橫向包括整個(gè)車(chē)身。對(duì)于四門(mén)車(chē)，包括C柱；對(duì)于兩門(mén)車(chē)，包括B柱。前排安全帶高度調(diào)節(jié)器需建立其結(jié)構(gòu)，包括固定螺栓、止動(dòng)墊片、墊圈等，織帶導(dǎo)向件要根據(jù)實(shí)際數(shù)模建立并更新厚度和材料。安全帶卷收器需要建立其骨架結(jié)構(gòu)，包括固定螺栓及止動(dòng)墊片、墊圈等。。檢查有限元基礎(chǔ)模型7.4.2.1檢查如4.4.1所述的模型，要求數(shù)模齊全，網(wǎng)格質(zhì)量及連接滿(mǎn)足《整車(chē)碰撞有限元建模規(guī)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，刪除與本分析無(wú)關(guān)的set及group；7.4.2.3座椅應(yīng)放置在對(duì)強(qiáng)度最為不利的駕駛或者使用位置，座椅的位置應(yīng)在報(bào)告中予以說(shuō)明。如果靠背角度可調(diào)，應(yīng)調(diào)至制造商的規(guī)定位置或盡可能為25°；7.4.2.4確認(rèn)座椅各安裝點(diǎn)的位置，安裝點(diǎn)附近件的數(shù)模、連接、材料牌號(hào)與參數(shù)；7.4.2.5座椅各安裝孔周?chē)W(wǎng)格細(xì)化處理，網(wǎng)格盡量為均勻的四邊形，以保證安裝點(diǎn)周?chē)鷳?yīng)力應(yīng)變均勻分布；加載裝置在已調(diào)整好的簡(jiǎn)化模型中導(dǎo)入人體模塊加載裝置模型（如圖2所示），并調(diào)整其位置，具體方法如下：加載裝置與座椅表面的初始?jí)嚎s過(guò)程模擬：加載模塊所有節(jié)點(diǎn)一起平移，使人體下模塊的縱向中心面與乘員縱向中心面相重合；當(dāng)橫向位置調(diào)整好后，再將加載模塊沿整車(chē)x方向整體平移，使加載裝置盡量位于座椅后端，保證加載裝置與座椅有最大的接觸面；當(dāng)加載裝置滿(mǎn)足上述條件后，再將加載模塊整體沿整車(chē)z方向平移，保證加載裝置與座椅接觸面的距離控制在2mm左右；后排安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度加載模塊中，確定加載模塊放置的正確性（尤其需確定后排中間模塊放置的正確性），以及安全帶織帶的纏繞方式的準(zhǔn)確性，以提高分析精度；利用ls-dyna，給模型施加重力，計(jì)算一段時(shí)間直到系統(tǒng)動(dòng)能波動(dòng)很小，接近零時(shí)，表明系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，將此時(shí)的加載裝置和座椅表面網(wǎng)格輸出，代替模型中相關(guān)的網(wǎng)格。圖2三點(diǎn)式人體模塊加載裝置安全帶預(yù)緊模擬：為精確模擬安全帶張緊狀態(tài)位置，可采用預(yù)定位的方法：從加載模型中取出安全帶和人體模塊，固定安全帶一端，約束人體模塊的所有運(yùn)動(dòng)自由度，在安全帶另一端沿預(yù)緊方向緩慢施加大小等于13.5KN的作用力，利用ls-dyna計(jì)算一段時(shí)間，消除安全帶初始裕量，得到張緊狀態(tài)的安全帶位置，利用hyperview輸出安全帶單元，替換原模型中的安全帶單元。分析模型接觸設(shè)置安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析模型主要包括以下接觸：CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE:假人模塊與安全帶及座椅接觸；CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE:整車(chē)自接觸；CONTACT_AUTOMATIC_SPOTWELD：整車(chē)焊點(diǎn)與車(chē)身連接接觸。假人與車(chē)的接觸?？刂瓶ㄆO(shè)置計(jì)算控制卡片主要定義：CONTROL_TERMIANTION:設(shè)定分析時(shí)間100ms；CONTROL_TIMESTEP:設(shè)定計(jì)算控制時(shí)間步長(zhǎng)，根據(jù)網(wǎng)格質(zhì)量控制最小單元尺寸確定。當(dāng)最小單元尺寸為3mm時(shí)，dt2ms應(yīng)大于6.0×10-4ms；CONTROL_SHELL:設(shè)定殼單元控制卡片；CONTROL_SOLID:設(shè)定體單元控制卡片；CONTROL_CONTACT:設(shè)定接觸控制卡片；CONTROL_PARALLEL:設(shè)定并行處理器控制卡片：CONTROL_OUTPUT:設(shè)定輸出參數(shù)控制卡片；CONTROL_ENERGY:設(shè)定能量控制卡片。數(shù)據(jù)輸出卡片主要定義：DATABASE_GLSTAT：定義文本輸出總體信息；DATABASE_MATSUM：定義文本輸出材料信息；DATABASE_NODOUT：定義文本輸出節(jié)點(diǎn)信息；DATABASE_RCFORC：定義接觸數(shù)據(jù)輸出信息；DATABASE_SLEOUT：定義文本輸出梁?jiǎn)卧畔?；DATABASE_SECFORC：定義截面數(shù)據(jù)輸出信息；DATABASE_BINARY_D3PLOT：定義計(jì)算結(jié)果文件輸出信息；DATABASE_BINARY_D3THDT：定義單元?dú)v史數(shù)據(jù)輸出信息。假設(shè)和限制Assumptions/Limitations假設(shè)Assumptions焊接假設(shè)WeldAssumptions8.1.1.1除非特別指定，通常情況下不考慮焊點(diǎn)失效。8.1.1.2所有焊點(diǎn)都起作用。8.1.1.3當(dāng)不能獲得焊點(diǎn)信息時(shí)，焊點(diǎn)間距為40-60mm。材料假設(shè)MaterialAssumptions8.1.2.1同一個(gè)PART中，所有區(qū)域的材料屬性一致。8.1.2.2考慮應(yīng)變率影響。8.1.2.3不考慮材料撕裂。幾何假設(shè)GeometryAssumptions8.1.3.1忽略非顯著特征，如直徑小于6mm的孔。8.1.3.2不考慮制造過(guò)程中產(chǎn)生的褶皺、裂縫及其他非設(shè)計(jì)特征。剛性部件RigidComponents8.1.4.1在碰撞過(guò)程中變形很小的件設(shè)置為剛性。8.1.4.2螺栓通常被看做不失效的剛性連接。影響很小的部件8.1.5.1對(duì)結(jié)果影響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材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線只是試驗(yàn)值的近似。數(shù)值限制NumericalLimitations8.2.2.1任何數(shù)值解都是近似解。載荷和邊界條件Loads/BoundaryConditions邊界條件BoundaryConditions根據(jù)GB14167-2013安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度的要求，CAE模型約束白車(chē)身，如圖3，在減震器中心、白車(chē)身門(mén)檻下部進(jìn)行約束。圖3分析模型約束示意圖載荷條件LoadsConditions根據(jù)GB14167-2013安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度，加載方向與大小具體要求如下：沿平行于汽車(chē)縱向中心面的水平線向上成12.5°的方向施加載荷，如圖4所示；圖4加載示意圖對(duì)于前排座椅，若有安裝固定點(diǎn)在座椅上，則還需通過(guò)座椅質(zhì)心水平向前施加20倍座椅總成的重力，如圖4所示；后排所有乘坐位置同時(shí)加載，加載方向同前排，加載模型如圖5所示（若有安裝固定點(diǎn)在座椅上，則仍需通過(guò)座椅質(zhì)心水平向前施加20倍座椅總成的重力，座椅質(zhì)量需向設(shè)計(jì)部門(mén)確定）；圖5后排加載示意圖在整個(gè)安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析的過(guò)程中，設(shè)定重力加速度9.8l×10-3mm/ms2；最大要求加載力見(jiàn)下表1表SEQ表格\*ARABIC1最大加載力要求種類(lèi)M1、N1類(lèi)M1、N1以外車(chē)輛M3、N3類(lèi)2點(diǎn)式安全帶22.25±0.2kN11.1±0.2kN7.4±0.2kN3點(diǎn)式安全帶13.5±0.2kN6.75±0.2kN4.5±0.2kN加載力曲線由“正比例”段和水平段組成。其中正比例段加載時(shí)間150ms，水平段加載時(shí)間50ms，如圖6所示。圖6加載力曲線示意圖結(jié)果Results分析結(jié)果主要包括：車(chē)身安裝孔構(gòu)件變形圖與塑性應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D。性能要求PERFORMANCEREQUIREMENTS所有安裝固定點(diǎn)必須承受法規(guī)要求的試驗(yàn)；在經(jīng)受規(guī)定的負(fù)荷后，任何安裝固定點(diǎn)及其周?chē)鷧^(qū)域不能形成永久變形，部分?jǐn)嗔鸦驌p壞；試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)滿(mǎn)足平行于汽車(chē)縱向中心面而且分別通過(guò)同一安全帶L1和L2點(diǎn)的兩鉛垂平面之間的距離應(yīng)不小于350mm，L1和L2點(diǎn)應(yīng)在座椅中心面兩側(cè)，且任一點(diǎn)距該平面不得小于120mm；（注：點(diǎn)L1和點(diǎn)L2是指同一安全帶的兩個(gè)下部安裝固定點(diǎn)位置，見(jiàn)圖7。）圖7安全帶安裝固定點(diǎn)實(shí)際位置示意圖（俯視圖）試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)滿(mǎn)足實(shí)際安裝固定點(diǎn)位置應(yīng)在過(guò)C點(diǎn)的水平面上方；（注：C點(diǎn)是位于R點(diǎn)垂直上方450mm處一點(diǎn)，見(jiàn)圖8。）圖8安全帶