Internal Combustion Engine &Parts
0引言
安全带作为汽车被动安全的一项配置，当车辆发生事故时起着保护车内乘员的重要作用。安全带附属的各零部件强度能够满足要求是其发挥保护作用最基本的前提条件。为此有关部门专门制定了GB14167国家标准。该标准属于汽车法规强检项目，主要用于检测安全带固定点的强度。为了满足该标准的要求，整车厂需要在设计时考虑到安全带固定点及座椅的强度。本文以某车型后排长条座椅的安全带固定点为分析对象，建立包括车身、座椅、安全带系统及用于加载的上下人体模块的有限元模型，通过仿真分析，指出了不合理的结构设计。通过进一步改进座椅及车身结构，最终满足了法规要求。
1汽车安全带安装固定点系统1.1安全带固定点系统简介
我国国标GB14167明确规定安全带的固定点既可设在车辆的构架上或座椅构架上，亦可设在车辆的其它部件上[1]，或者分设于以上各部件上。对于M1类车辆，前排两个单人座椅及后排两侧座椅通常采用三点式安全带，安全带上固定点位于立柱（B 柱、C 柱）上部，一个下固定点位于门槛上部，另一个下固定点位于座椅内侧骨架上或车身上。新修订的标准GB14167-2013规定，对于新定型产品，中间座椅位置必须采用3点式安全带。其两个下固定点位于座椅骨架上或车身上，上固定点一般设置在座椅靠背上或车身顶棚上。对于固定点位于座椅上时，尤其是上固定点位于座椅靠背上时，对固定点强度就提出了更高的要求。本文分析的对象正是采用这种固定方式。
1.2汽车安全带固定点强度试验简介1.
2.1上下人体模块
单人汽车对车辆的安全带固定点系统进行试验的装置，如图1所示。静态试验下，载荷作用于该装置，用于检验安全带固定点系统的强度。
1.2.2试验方法
将车辆固定在试验台上，所有固定车辆的装置应距被测固定点前方不小于500mm 或后方不小于300mm 处，且不得对其周围部分起加强作用，同时亦不得减弱构架正常的变形。同排座椅的安全带固定点应同
时进行试验，沿平行于车辆纵向中心平面并与水平线成向上10°±5°的方向施加载荷。利用模拟织带同时对上下人体模块施加13.5kN ±0.2kN 的试验载荷。对于固定点设于座椅骨架上
时，还应对座椅施加一个相当于座椅总成质量20倍的力。先施加总载荷10%的预加载，然后4s 内完成平滑加载[2]，并至少持续0.2s 。
1.2.3强度要求
按规定完成试验后：
①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，但不应造成该固定点失效；
②对上、下固定点之间的间隔亦有要求；③若上固定点在座椅构架上，试验期间，上有效固定点前向位移应在通过R 点的横向平面以内。
本文分析对象经试验测试，所有固定点均满足1、2中的强度要求，但对应中间座椅位置处靠背上的上固定点前向位移超出规定的范围，不满足法规要求。鉴于此，本文通
过有限元仿真，
分析位移超标的原因，并提出了改进方案，满足了法规要求。——————————————————————
—作者简介：廉振红（1981-），河南太康人，高校讲师，硕士研究生，研究方向为机械动力学。
基于LS-DYNA 的汽车安全带固定点强度分析
廉振红
（郑州职业技术学院汽车工程系，郑州450121）
摘要：建立某款CDV 车型后排安全带固定点强度分析的有限元模型，利用LS-DYNA 软件对安全带固定点强度试验过程进行仿
真。结果显示安全带上固定点前向位移超出法规要求范围。进一步分析该固定点前向位移超标的主要原因，提出了座椅及车身结构的改进方案，结果表明改进方案能够满足法规要求。
关键词：安全带固定点；仿真；强度分析；结构改进
1.中间座椅位置上的固定点
2.上人体模块
3.
下人体模块
图1加载示意图
图2有限元模型
2有限元模型建立及仿真2.1模型建立
从白车身模型中截取后部车身，然后将座椅及加载装置有限元模型导入并定位上下人体模块，座椅靠背倾角调整至设计位置。参考GB14167中关于车身固定的内容对模型施加边界条件。可对模型进行合理的简化，缩短分析时间，但不能影响计算结果。调试完成的有限元模型，如图2所示。
2.2仿真结果及分析
利用非线性分析软件LS-DYNA 对模型进行计算，得到仿真历程中各结构的变形、应力应变、位移等数据。关键结构的变形如图3所示，中间座椅位置靠背上固定点P 距R 点所在横向平面之间X 向距离d 的时间历程曲线如图4所示。
从图3中可以看出，座椅相对于车身发生了翻转，同时座椅自身的靠背相对于坐垫之间的夹角也发生了改变，经测量二者之间夹角改变了13毅。进一步分析可知，4个下固定点设于座椅后支撑上，该支撑通过锁钩将载荷传递给底板横梁。加载过程中该横梁向Z 向拱起，与其连接的后底板纵梁搭接部位的材料也发生了撕裂。如图5所示，横梁的刚度、强度不足，对座椅后部支撑Z 向约束失效，导致座椅发生了整体翻转。中间座椅位置上固定点作用的载荷对靠背下部支撑板产生较大的力矩，致其局部产生折弯变形，不能对靠背提供很好的支撑导致靠背与坐垫之间的夹
角改变。座椅翻转及靠背与坐垫之间的夹角减小必将引起上固定点P 的向前移动。
3改进措施及结果3.1改进方案
针对上面的分析，通过提高横梁及座椅靠背下支撑板的刚度及材料强度以减小二者的变形。对横梁与纵梁搭接部位重新设计，增大搭接面，增加焊点密度以提高接头部位的连接强度，对于无法采用点焊的部位增加二氧化碳保护焊，降低该部位失效的风险。仿真结果表明，改进后的结构能够满足法规的要求。
3.2改进方案的结果改进后，座椅未发生相对于车身的翻转，且靠背倾角相对于改进前有明显改观，设于靠背上的固定点处于法规要求的安全范围之内。实际上，在提高座椅靠背下部支撑强度时，座椅骨架上还设计了一矩形截面梁，在座椅受到外界载荷冲击时，通过其弹性变形起到缓冲吸能的作用，允许靠背角在一定范围内减小。
根据计算结果，由图6可以看出，底板横梁Z 向的最大拱起量为18.5mm ，未发现本体局部有明显折弯，与后底板纵梁搭接部位也未出现有材料撕裂现象，说明改进后，横梁的刚度及强度明显改善，能够为座椅提供足够的约束作
用。
图3座椅骨架变形图
图6改进后底板横梁Z 向位移云图
图7改进后上固定点
位移曲线图
图4上固定点
位移曲线图
图5底板横梁变形图
Internal Combustion Engine &Parts
从图7中可以看出，设于靠背上的上固定点在200ms 之后，位移基本不再改变，直到仿真结束，这说明车身及座椅结构达到了一种稳定状态。300ms 时，上固定点P 位于过R 点的横向平面后部120mm 处，完全满足法规对于上固定点位移的要求。车辆按改进后的结构参加认证试验，已顺利通过。
4总结
通过仿真计算得知原座椅结构强度及底板横梁强度不足，导致靠背上固定点位移不能满足法规要求，针对存在的结构强度不足问题进一步分析原因，提出了有效的改进方案。结果表明：改进后的结构能满足安全带固定点强
度法规的要求。本次改进分析也说明了借助有限元仿真技术可有效模拟物理试验，重现加载过程，预先
研判结果，发现设计中的不足。结构改进后可重复进行仿真验证，从而减少试验次数，降低开发成本。
参考文献:[1]GB 14167-2013，汽车安全带安装固定点、ISOFIX 固定点
及上固定点系统[S]援
[2]曹奇，成艾国，周泽，等.汽车座椅安全带固定点强度试验仿真模型改进[J].中国机械工程，2012，23（6）：1707-1711.[3]方月娇.某MPV 车型安全带固定点结构的优化[J].内燃机
与配件，2019（09）：47-49.
0引言
盘式制动器在汽车工业领域内属于汽车中的一种重要的制动部件，这种制动器的制动性能较好，且稳定性较强，因此在汽车制造过程中得到了广泛的应用与关注。但是盘式制动器在使用的过程中存在较为明显的制动尖叫情况，这种尖叫所出现的噪声不仅会造成噪声污染情况，还会降低盘式制动器所使用的汽车的市场竞争力。因此许多企业以及学者都着重关注到汽车的盘式制动器尖叫的情况，分析如何才能更加准确、有效的预估汽车的盘式制动器机理情况，并研究解决方法与抑制措施。在几十年的研究中，学者们已经取得了较多的研究成果，尤其是在制动技术与制动尖叫、影响因素等方面，本文就主要论述了这些研究成果及研究进展情况。
1汽车盘式制动器尖叫的产生机理研究进展经过整理和总结，在过往的文献研究中，学者们针对汽车盘式制动器尖叫的产生机理的研究较为关注，大部分文献显示，学者们的研究主要集中在摩擦特性、自锁-滑动理论、模态耦合理论、统一理论四个理论方面中，而产生尖叫情况的主要机理原因通过这四个理论观点也可以得到初步的明确。学者陈光雄、Yang 等基于摩擦模型的建立，讨论了在不同角度中摩擦特性的情况与相关理论，产生尖叫情况与摩擦特性之间的关系特点，然后分析了摩擦表面的变形效果与粗糙程度，进而分析导致尖叫的原因；学者Vayssiere 、Sinou 等通过2自有模型的建立，简要的分析了自锁与滑动的不稳定性特点，进行了平衡点的分岔行为研究。模态耦合理论的研究主要是指摩擦力引入的条件性形成自由度系统（自由度摩擦振动模型如图1），然后基于不
对称性判定制动器的尖叫发展趋势，明确运动条件的特点与效果，分析得出不同运动情况下的模态耦合系统的不稳定特点，这一研究目前在汽车工业领域内属于热点，学者Hamabe 、Hoffmann 等都在研究中有详细的论述，并且取得了有价值的理论成果。最后是统一理论，统一理论主要是在早期的机理研究中存在，目前研究较少，研究人员在研究统一理论的时候主要是想通过某一理论来进行对尖叫现象的解释，但是后来随着越来越多的研究表明，单一的机理因素不能完全的解释尖叫情况。
2汽车盘式制动器尖叫的数值分析方法研究进展盘式制动器尖叫的过程中基于有限元模型的数值进汽车盘式制动器尖叫研究进展探讨
吴昊；莫东明；陈金梁
（浙江亚太机电股份有限公司，杭州311203）
摘要：汽车盘式制动器在汽车制动器中的一种重要类型，但是由于盘式制动器在使用的过程中经常出现尖叫的情况，因此
在学术研究领域内研究和讨论汽车盘式制动器的尖叫情况就成为了一个汽车工业领域内学者的研究重点。目前，我国的学者在盘式制动器尖叫领域内的研究主要是从尖叫的产生机理、数值分析方法、试验方法研究与影响因素、抑制技术等几个方面开展的，本文就进行对这些方面中国内外学者的研究观点的综合论述，进而为我国的汽车工业事业的发展与进步提供更多可供参考的理论建议。
关键词：汽车盘式制动器；制动尖叫；研究进展；摩擦特性
图
1自由度摩擦振动模型