前言
汽车安全带固定点强度是汽车被动安全的重要指标之一，是车辆公告试验的国家强制检查项目[1]。GB14167-2013针对安全带固定点提供了具体的设计要求、试验方法和评价标准。法规要求在规定的时间内，持续按规定的力加载，允许固定点或周围区域有永久变形，包括部分断裂或产生
裂纹[2]。因此在新车型开发过程中，
保证安全带固定点及周围区域的结构强度是通过国家法规的关键因素。传统的开发流程通过大量的试验反向验证设计的正确性，不仅开发周期长，还增加了设计成本；通过仿真分析来改进结构，可以提高产品设计效
率，减少试验次数，
降低设计成本[3]。以某款新开发的SUV 车型为例，借助
Ls-dyna 仿真分析，
高效快速的模型建立，和试验方法一致的模型约束和载荷加载方式，准确反应车身受力的分析结果和可视化的设计危险区域显示，针对危险区域进行可操作性的结构优化，最终使该车型安全带固定点强度满足法规要求。为产品结构优化设计和危险区域高效快速解决提供理论支持[4-5]。
1有限元模型建立
CAE 分析中建立高精度的有限元模型
很重要。对于不同的结构和单元类型，
模型建立的重点有所不同，应在保证计算结果精度的前提下，尽量对计算结果影响较小的结构进行简化处理。分析模型采用hy-permesh 作为前处理软件，对几何模型进行建模。应用Ls-dyna 单精度算法对模型
进行求解。
以hyperview 为后处理软件，对求解结果进行可视化的图像动画处理和数
据分析。
1.1车身及座椅的有限元模型
根据设计公司提供新车型CATIA 模
型数据，在hypermesh 软件中导入模型，
进行几何清理和网格划分。整个车身模型主要采用shell 单元，按照8mm 划分网格，对加强板和支架等连接结构和座椅骨架模型按5mm 划分网格。由于仅进行后排安全带固定点强度分析，选取后排安全带固定点前端500mm 处，且不影响整个宽度范围的车身结构正常的变形对车身模型进行截取。如图1、2。
1.2车身及座椅模型的连接和材料参数
整个车身和座椅网格模型在hyperm
esh 的Ls-dyna 模板下进行焊点连接和材
料属性参数设置。
通过hypermesh 中1D 菜单下的connectors 设置，使用spot 下的beam 单元模拟焊点连接，车顶和后窗胶粘
结构使用1D 菜单下的connectors 设置，
使用area 下的adhesive 单元模型胶连接。螺栓连接结构使用rigid 单元进行模拟。
车身和座椅钣金件材料使用弹塑性本构模型mat24来模型，材料曲线使用8条不同速率下的真实应力应变曲线。
1.3人体模块及安全带有限元模型
根据GB14167-2013规定的假人上下
模块示意图，
在hypermesh 中建立刚性的简化结构模型，安全带由一维的seatbelt 单元和二维的shell 单元构成，滑环通过1D 菜单下mass 设SLIPRING 单元模拟。如图3所示。
假人上下模块模型使用mat20材料
基于LS-dyna 的汽车安全带固定点
强度分析及优化
王峰，龙海强
（重庆美万新能源汽车科技有限公司，
重庆401121）摘要：汽车安全带固定点强度是汽车被动安全的重要内容之一。
在某新车型开发中，按照GB14167-2013要求，应用Ls-dyna 显式方法开展安全带固定点强度有限元分析。结合试验对危险区域进行结构优化，
最终使安全带固定点强度满足法规要求。关键词：安全带固定点；强度；有限元分析；
优化中图分类号：TP391文献标识码：A 文章编号：1671-1602（2018）17-0119-02
第一作者简介：王峰(1985-)，男，汉族，四川省遂宁市人，CAE 工程师，学士，重庆美万新能源汽车科技有限公司，研究方向：主要从事汽车碰撞CAE
分析研究。
图1车身模型图2
座椅模型
图3假人及安全带模型图4约束及加载示意图
（下转第124页）
2仿真结果分析及结构优化
有限元分析方法主要有显式和隐式两种计算方法。安全带固定点强度试验属于
准静态问题，对于静态和准静态问题，涉及到接触不稳定和及其复杂的接触问题，
很难保证迭代稳定收敛[7]汽车安全带
，Ls-dyna 采用的是显示积分法，这种求解方式适用于各种复杂的接触问题[8]，比较容易收敛，因此，本文采用Ls-dyna 的非线性显示分析方法进行求解[9]。
安全带固定点强度试验中常会出现固定点脱落或固定点周围区域焊点撕裂等问题。本文中分析模型没有设置单元的失效准则，所有钣金结构通过等效塑性应变值20%来判断是否发生断裂。
后排安全带固定点等效塑性应变分
布如图6所示。云图显示：
安全带左右上固定点最大等效塑性应变值为0.8%，
最大等效塑性应变值出现在右上固定点附近；安全带左下固定点最大等效塑性应变值为50%，最大等效塑性应变值出现在左下固定点位置；安全带右下固定最大等效塑性应变值为20%，最大等效塑性应变值出现在左下固定点位置。上述结果表明，安全带左右下固定点强度均不满足要
求，左右下固定点结构均为危险区域，
要满足法规要求，
左右下固定点位置均需进行结构优化。
试验结果图片显示：左前安全带固定
点拉裂，加强板及其焊接地板脱落，
加强板前端在2个焊点脱焊，加强板前端焊点从地板钣金上脱落，见图7所示。对比图6、图7，仿真分析
的危险区域与法规试验结果一致。
通过仿真分析结果与试验结果的对
比，说明仿真模型搭建准确，
可在此模型上进行后续结构优化。
3结构优化
通常改善安全带固定点强度的方法有增加地板厚度、提高地板及周围连接件材料牌号、在固定点位置添加加强件。板厚的增加会增加车身重量，同时也会影响冲压模具、焊装、工装夹具的设计，大范围部件材料牌号的提高会增加整车成本。
由于新车型已完成了工装夹具投入，
为了控制整车成本、
重量、时间成本，新车型采用在下固定点位置局部修改加强件来改进危险区域附近的安全带固定点强度，方案1在原方案上重新设计加强件，板厚为1.2mm，左右加强板图5加载力和时间曲线图6后排安全带固定点应变云图
图7试验结果示意图
图8原结构及优化方案表1优化前后等效塑性应变对比表
方案
应变值
评价标准
结论
左上固定点
右上固定点左下固定点
右下固定点
原结构0.3%0.8%50%20%20%不满足方案10.3%0.8%31.3%20%20%不满足方案20.3%0.8%24.7%14.1%20%不满足方案3
0.3%
0.9%
15.2%
10.6%
20%
满足
（上接第120页）
技术水平，培养啦啦操人才的学校团体。学校拥有广阔的场馆、器材以及学生人，建立啦啦操俱乐部有着非常有利的条件，
教育部门可以给予相应的政策倾斜，如参加啦啦操俱乐部并获取比赛名次的学生给予高考加分和评优评先加分等，达到推动学校建设啦啦操俱乐部，促进学生加入啦啦操俱乐部积极性的效果；针对老年人开展公益性啦啦操俱乐部，即通过政府规划场地、聘请专业的教练人员以及提供相应的设备，以鼓励老年人积极运动为目的的啦啦操俱乐部。老年人健康是每一个家庭的福气，让曾经为国家做出贡献的老年人
有一个强健的身体是国家和谐的体现，
同时能让老年人感受到国家对他们的关心与爱护。三种性质的啦啦操俱乐部通过赛事
联合起来，可以提高啦啦操的技术水平，
促进啦啦操整个项目的发展。
4.3形成“多元化”的啦啦操俱乐部体系管理模式
良好的管理模式对于任何公司或企
业都具有十分重要的作用。
啦啦操项目要更快更好的发展当然也离不开合适的管理模式，由于啦啦操俱乐部体系内俱乐部的性质各不相同，因此对于不同性质的俱
乐部需要采取不同的管理模式。
对于经营性啦啦操俱乐部应根据
《体育法》和国家体育总局对体育经营活动及体育市场管
理的有关文件精神，
建立主管部门，按照行业标准来管理；
对于政策性啦啦操俱乐部应以市体育局的市场处行政管理，相关体育协会，自主经营来具体经营管理；对于公益性啦啦操俱乐部应由街道社区体协直接管理，居民住宅物业、居委会按服务社会、服务全民健身的宗旨进行社会化管理。
5结语
啦啦操俱乐部体系的构建有利于啦啦操项目的发展与普及，目前啦啦操俱乐
部体制的建设正处于探索阶段、
发展趋势良好，同时也存在着众基础问题、经济基础问题、观念问题和人才管理机制问题阻碍着啦啦操俱乐部的发展。所以要通过媒体宣传，扩大啦啦操在众中的影响
力，建设“网络化”的啦啦操俱乐部体系，开展多元化的管理模式，让啦啦俱乐部健康、协调的发展。为推动啦啦操项目的开
辟一条繁荣、
光明之道，从而增强我国全民身体素质。参考文献：
[1]李育林.我国啦啦操项目未来5年发展设想[J].中国学校体育(高等教育),2016,(12):1-3.[2]李育林，寇磊，王晓东.近5年我国啦啦操发展现状及未来发展规划[J].中国学校体育(高等教育),2015,(08):1-6.
[3]张景，曾吉，黄亚飞.从啦啦队员表演表现力的差距谈中美啦啦队文化的差异[J].体育科技文献通报,2008,(10):111-112+119.
[4]王乔君，陆亨伯，童莹娟.健身俱乐部市场体系之构建———基于宁波市经营性健身俱乐部现状调研的思考[J].北京体育大学学报,2006,(01):45-47.
[5]王美逸，汤小康.影响我国篮球职业俱乐部建设的因素分析[J].广州体育学院学报,1999,(02):39-43.
[6]谭沃杰.关于高校体育教学俱乐部发育规律的研究──深圳大学体育教学俱乐部的现状和对策[J].体育与科学,1998,(02):17-20.
各增加2个焊点；方案2在方案1的基础
上优化板厚为2.0mm；方案3在方案2
的基础上左右加强板各增加1个焊点，
原结构及优化方案如图8所示。
对优化后的模型进行有限元分析。具体对比结果如表1所示:
由表1等效塑性应变对比结果可知，优化3方案结构满足安全带固定点强度
要求，其他两种方案不满足强度要求，
可见通过加强件结构优化设计，
采用适当的焊点和板厚能很好的解决安全带固定点强度问题。
方案1、2均不满足强度要求，后续仅介绍方案3分析云图结果，后排安全带固定点等效塑性应变分布如图9所示。云图显示：安全带左右上固定点最大等效塑性应变值为0.9%，最大等效塑性应变值出现在右上固定点附近；安全带左右下固定点最大等效塑性应变值为15.2%，最大等效塑性应变值出现在左下固定点位置，安全带固定点强度满足要求。
将方案3应用在实车状态并进行法规试验。在规定的时间载荷下，安全带固定点没有出现撕裂和脱落情况，顺利通过法规认证，说明方案3可行。
综上所述，基于Ls-dyna 的安全带固定点强度分析能真实准确的反应安全带固定点应变情况，使用等效塑性应变值小于
20%评价标准是可信的，
对结构危险位置，通过局部优化加强件结构、
增加焊点连接，能很好的解决安全带强度问题，并满足法规要求。
4结论
通过Ls-dyna 进行安全带固定点强度分析可以发现车身下安全带固定点不满足法规要求，存在开裂风险，仿真分析和试验结果一致。对危险位置优化局部加强件结构和焊点连接，使仿真结果满足等效塑性应变值小于20%评价标准，实车顺利通过法规认证。这种优化方法可以为新车型开发提供理论依据和设计指导。参考文献：
[1]吴杰君，潘磊，龚衡.汽车后排安全带固定点强度有限元分析应用.科技向导,2015，02.
[2]GB14167-2013.汽车安全带安装固定点、ISOFIX 固定点系统及上拉带固定点[S].
[3]许早龙，
范朝兵.基于Ls-dyna 的汽车安全带固定点强度研究[J].力学与实践，2010，3.
[4]唐波.汽车安全带的性能研究以及相关探讨[J].汽车与配件，2011（4）：32-35[5]吴杰余，王洪涛，吕晓武.汽车安全带固定点强度试验系统研制[J].汽车科技，2008（6）：57-59.[6]王青春，范子杰.利用Ls-dyna 计算结构准静态压溃的改进方法.力学与实践,2003,25（3）：20-23.
[7]荣兵，
门永新，等.某车型安全带固定点强度分析及优化[A].2013中国汽车工程学会论文集精选[C].北京：理工大学出版社，2013.[8]Ls_Dyna theory manusl.March,2006.[9]付景顺，路家傲.汽车安全带固定点强度分析与改进[A].机电产品开发与创新,2015，
11.
图9优化3方案左上固定点应变云图