某轿车分体式头枕仿真分析与结构优化

【摘要】交通事故的危害和消费者观念的成熟，使得针对安全性的研究日益迫切和重要。座椅头枕作为汽车座椅系统最重要的零部件之一，它对于乘员的保护起到了至关重要的作用。因此，其性能也广泛地受到研究人员的重视。传统的研究方法研发周期长、成本高，已不能满足现代企业的需要和市场的需求。计算机技术的不断发展和成熟，为新的数值计算方法的应用奠定了基础，有限元仿真分析技术也得以产生。仿真分析成本低、周期短，已经成为企业和研发机构重要的分析手段。本文结合国内某汽车座椅生产厂商的分体式头枕，对其进行仿真分析和结构优化。探讨有限元模型建立的一般流程，研究国家标准对于头枕的要求以及对其优化改进的过程，以期能够得到安全轻质的头枕。分体式头枕最大的特点是直接与车身相连，而与座椅系统并没有直接的关系，因此可以单独对头枕进行分析和优化。本文研究内容主要分为两个方面：一是运用相关软件对分体式头枕进行仿真分析，研究其静态、动态特性和吸能性，并且与国家标准相比较，查看是否存在薄弱部位和功能过剩部位。二是对其相应部位进行结构优化，使头枕在满足安全性要求的前提下，实现轻量化，并分析各个部件对于其性能的影响。本文共分为五章，主要内容如下：第一章，简要地介绍了汽车座椅的结构和功能，然后重点阐述了交通事故的社会危害以及追尾碰撞中头枕对于乘员的保护作用，提出了本文研究的背景、意义和主要内容。第二章，介绍了有限元分析方法的优点和分析流程。详细地介绍了本文研究的分体式头枕的实际结构，并根据有限元模型建立的一般原则对模型进行简化和处理。通过选择合适的单元类型和连接关系、定义材料的属性、确定边界条件和载荷等过程建立头枕的有限元模型。第三章，详尽地叙述了国家法规对于分体式头枕静态、动态和吸能性等性能的要求。着重介绍了头枕动态和吸能性模型的建立过程。对头枕的各项性能进行仿真分析，查看头枕结构的受力分布情况，查找出头枕结构的危险位置，并对头枕的结构进行分析总结。经分析，头枕结构满足法规的要求，但是静态性能需要加强，以提高对乘员的保护作用。第四章，针对头枕结构存在的不足，进行结构优化。详细分析了头枕结构各个部件对于头枕性能的影响，对于薄弱部位予以加强，并把安全裕量较大的部位进行减薄提高其经济性。最终得到了一个质量轻、安全性能较高的头枕结构。第五章对全文的研究内容做出总结并阐述了以后的研究方向。
【作者】张龙帅；
【导师】姚为民；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】分体式头枕；安全性；仿真分析；结构优化；

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