《汽车车身结构分析与优化》系统地论述了汽车车身结构分析的概念、理论、方法和技术，包括试验方法和技术。在汽车车身模拟分析部分，介绍了车身结构分析中常用的梁和板单元模拟分析的理论，以及车身结构耐久性分析和疲劳强度强化试验、车身结构拓扑优化分析方面的研究进展，并安排了分析实例。在汽车车身试验分析部分，总结了常用的汽车车身结构分析内容，包括试验方法和技术，以及分析实例。本书还介绍了纤维增强复合材料（FRP）板的离散材料拓扑优化方法DMTO，包括碳纤维增强复合材料（CFRP）板发动机舱盖的结构与工艺一体化优化设计、试制及试验。
1 座椅舒适性开发的研究背景
汽车座椅作为驾乘人员最直接接触的汽车部件，除其外观品质能给消费者带来最直观的感受外，乘坐的舒适性也直接影响着客户的主观感知，因此汽车座椅的舒适性能也成为了国内各大厂商比较关注并努力改善的地方。而研究汽车座椅的舒适性，也是为了在设计汽车座椅的时候能够更加人性化，减少人体脊椎的承受力，减少人体疲惫，让消费者可以更舒适更安全的驾驶，这对企业提升顾客服务和自身产品价值有着重要的指导意义。
图1 不同的造型/材质的汽车座椅
2 汽车座椅舒适性设计要点
2.1 座椅舒适性设计的原则
座椅舒适性设计的目标就是满足消费者对座椅整体主观感知是舒适的，短时入座的舒适，长途行驶中和行驶后的舒适，因此从舒适性角度来看，对座椅的舒适性设计应该要满足以下原则:
图2 舒适座椅的基本特征
2.2 座椅舒适性分类
座椅的舒适性一般包括静态舒适性、动态舒适性和操作舒适性三类；静态舒适性主要是在静止状态下座椅的舒适性表现，其主要与座椅的表面支撑度，贴合度和软硬程度等相关；动态舒适性主要是在车辆行驶状态下座椅的舒适性表现，其主要与汽车的振动特性相关，反映轮胎、悬架和座椅三个减振环节的性能；操作舒适性主要是与座椅相关的操纵功能的适应性能，其与操纵件的布置，考虑人体尺寸范围的空间管理相关，如图3所示：
图3 座椅舒适性分类
3 汽车座椅舒适性影响因素和设计要素
汽车座椅的设计过程中既要满足安全性、功能性要求，也要符合总布置的要求，满足人机
工程学，座椅的造型设计也确定了座椅的主要尺寸和型面，因此座椅的舒适性设计，要在综合考虑这些影响因素的前提下，控制一些主要的相关设计要素来提升其整体的舒适性能，如座椅的型面设计，发泡的硬度和密度，骨架的动态特性等，主要内容如图4所示：
图4 座椅舒适性影响因素及设计要素
4 座椅舒适性仿真分析和验证
4.1 静态舒适性试验与仿真分析
4.1.1 静态舒适性试验
座椅的静态舒适度一般与座椅的材质和设计结构相关，目前进行静态舒适度的测试和验证常用的手段就是人体压力分布测试，通过测试提取的压力分布云图，最大压力，平均压力值等客观数据来初步评价座椅的静态舒适性能。不合适的汽车座椅会导致人体腰部、腿部、臀部的疲劳, 增加驾乘人员的整体疲劳程度，所以一般会要求人体跟坐垫和靠背之间有较大的接触面积，并避免最大压力分布在腿部区域来提升座椅的舒适性能。常见的静态体压分布测试方法及测得的压力分布云图如图5所示：
图5 座椅人体压力分布测试
汽车碳纤维4.1.2 静态舒适性仿真
在座椅舒适性开发过程中，以往仅能在实物样件出来后进行评价，因此更改范围较小，特别是A面很难再进行调整。这种操作方式导致产品后期发现的舒适性问题难以解决。所以目前在项目早期舒适性开发过程中，除了进行H点控制分析、功能性人机分析、布置分析外，各个厂商开始进行座椅的静态压力分布仿真分析研究，旨在提升座椅舒适性设计开发的能力。
通过静态舒适性仿真获取坐垫和靠背的压力分布结果，主要方式建立假人和座椅模型，计算人体落座至稳定状态后的接触压力，通过分区域的压力均值、接触面积等参数与台架试验做对比，后续对于坐垫和靠背的结构优化提供改进的方向。
座椅模型包含发泡、面套和骨架三个部分，其中发泡根据不同的发泡硬度进行分区域建模，面套与发泡之间的固定吊紧和包裹，也都用不同的连接方式进行模拟；HPM假人模型根据实际重量进行配重，并且依据其各个模块的运动关系来增加铰链单元；座椅仿真分析模型及假人的摆放见图6，图7所示。
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