文章编号：1007-1423（2019）20-0063-03DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2019.20.014
解跃青，陈瑜
（上汽大众汽车有限公司产品研发车身研发部，上海201805）
摘要：
针对某车型在侧面碰撞中，出现B柱下端安全带卷收器固定点刚度不够，引起该区域共振，导致测量点信号扰动，且由于安全带卷收器空间安装布置要求导致B柱下端在碰撞中容易出现撕裂的情况，在有限元模型中进行结构优化，提出解决方案。
关键词：
侧面碰撞；有限元；安全带卷收器固定支架
0引言
某车型在侧面碰撞中，由于B柱内板下端空间布置要求，需要留出安全带卷收器固定空间而导致安装点刚
度不够，容易引起该区域共振，B柱下端测量点信号扰动严重等问题，并且在整车侧面碰撞的工况中，B 柱下端前后侧容易出现撕裂的情况。
本文综合考虑B柱下端安全带安装点刚度问题以及在侧面碰撞中两侧出现撕裂的情况，通过有限元模拟仿真的手段，对模型进行结构优化，并提出相关的解决方案。
1问题描述
1.1碰撞撕裂问题
汽车安全带是安装在汽车车身上用于保证乘客及驾驶员人身安全的装置，在现在的汽车中，大多配备有三点式安全带。安全带配合安全气囊的使用，能在汽车碰撞事故中有效地保护乘员的安全，降低事故死亡率。
安全带缠绕在安全带卷缩器转轴上，安全带卷缩器固定在车身上。由于需要预留出用以安装和固定安全带卷缩器的安装空间，因此在B柱内板上需要留出操作空间，这个操作空间导致B柱内板下端结构薄弱，在侧面碰撞试验中容易出现弯折和撕裂，如图1所示，某车在侧碰试验中B柱下端薄弱位置发生了撕裂
现象。
图1
1.2疲劳断裂问题
车身上布置了数量众多的传感器以供汽车电子控
制单元ECU收集控制信号，判断车辆是否发生了事故。其中在B柱下端布置的侧面碰撞[2]的加速度传感
器尤为重要，该传感器用以收集整车的加速度的信号，用以判断在碰撞中是否需要展开侧面气囊和气帘以及
点爆时间。该加速度传感器一般布置门槛内，靠近B
柱下端安全带卷缩器固定支架。由于安全带在使用的
过程中会对卷缩器固定支架频繁施力，因此在B柱下
端固定区域安装区域易出现共振，影响B柱下端信号
测量点的信号接收，导致ECU发生碰撞信息的误判，并且容易导致B柱内板卷缩器固定点处局部疲劳
汽车安全带现代计算机2019.07中
断裂。
因此要求对于B柱下端卷缩器安装点的局部刚度也要满足结构的稳定性要求[1]。通过建立CAE计算模型，该车卷缩器局部刚度进行计算分析，结果表明，该车型现有结构不能满足安装点局部刚度的要求，必须进行结构优化。图2为计算静态与动态刚度的模型。
图2
2解决方案提出
针对该车型的开发过程中存在的B柱撕裂和卷缩器安装支架刚度无法满足设计要求的问题，设计了一种结构简单、成本低廉、安装方便、易于工程化批量生产的安全带卷缩器靴形支架，该支架不仅能够满足了汽车安全带卷缩器的安装要求、提高了安全带卷缩器支架刚度，同时还改善了B柱内板下端由于提供安全带卷缩器安装空间而导致的局部强度减弱的问题，解决了B柱及B柱内板在侧面碰撞中容易出现弯折和撕裂的问题。该结构如图3所示。
图3
具体实施方式及安装关系如图4所示，该组装结构包括安全带卷缩器支架1、B柱内板2和安全带卷缩器3，其中安全带卷缩器支架1安装在车身B柱内板2内侧，安全带卷缩器3通过螺栓安装固定在安全带卷缩器支架1上，所述安全带卷缩器支架1有延车身B 柱内板2向上延伸的支撑臂，成靴子状，安全带卷缩器
支架1靴子部分覆盖B柱内板2下侧，安全带卷缩器支架1有延车身B柱内板2向上延伸的长支撑臂，直到覆盖至B柱内板的卷缩器安装区上边缘。
图4
3仿真模型验证优化方案效果
3.1碰撞撕裂问题
使用PAM-CRASH有限元软件建立动态显示有限元碰撞模型，材料定义中引入失效模型，与试验结果进行对标，计算结果与试验结果相符。从计算结果输出
B柱下端翻边处最大塑性应变值为7.3%，已大于材料的极限应变值5%，因此材料出现了撕裂的现象，图5为结构优化前的仿真对标结果。通过优化安全带卷缩器支架后翻边应变降低为2.7%，低于材料的极限应变值，可判断材料无撕裂风险，并且通过了物理实验验证该方案的有效性。图6为结构优化后的仿真及试验结果，试验结果表明，通过安全带卷缩器支架优化，B柱在侧碰试验中，变形状态稳定，未出现撕裂现象。
图5
3.2疲劳断裂问题
对于B柱下端卷缩器安装点的局部刚度要求，通
现代计算机2019.07中
现代计算机2019.07中
过Abaqus [3]对卷缩器局部刚度计算模型进行计算，如图
7的计算结果显示，在安全带卷缩器结构优化后，各个
方向的静态刚度提升了100%-150%，动态刚度也提高
了50%，能有效减少对于信号的扰动，有效地改善安全带卷索器固定点的刚度。
Reinforcement of Seatbelt Retractor Installation Point at the Lower End of
B-Pillar
XIE Yue-qing,CHEN Yu
(SAIC VOLKSWAGEN Automotive Co.,Ltd.,Shanghai 201805)
Abstract:
In side crash test,the stiffness of the installation point of the seatbelt retractor at the lower end of B-pillar is not enough,which will cause resonance in the area and disturb the signal of the relative measurement.Because of the installation space requirements of the seatbelt re⁃
tractor,the fixation area of lower B-pillar is easily to be teared in crash test.Proposes a reinforce solutio
n and validates in Finite Element simulation.Keywords:
Side Crash;FEM;Installation Points of Seatbelt
Retractor
图6图
7
参考文献：
[1]德国大众汽车集团EP 标准.[2]C-IASI 中国保险汽车安全指数规程.
[3]江丙云，孔祥宏，树西，苏景鹤.Abaqus 分析之美.人民邮电出版,2018.作者简介：
解跃青，女，博士，现就职于上汽大众汽车有限公司产品研发部车身研发科陈瑜，女，硕士，现就职于上汽大众汽车有限公司产品研发部车身研发科收稿日期：2019-04-25
修稿日期：2019-04-27
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