兒童安全座椅的案例
Maxi-Cosi 利用HyperWorks 進(jìn)行兒童座椅開(kāi)發(fā)流程
行業(yè)：工程服務(wù)/消費(fèi)品
挑戰(zhàn)：載荷更惡劣的情況下重新設(shè)計(jì) 一款兒童安全座椅，要求減小 包裝空間，并使設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)到 歐洲 I 等級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)。
Altair 解決方案：利用 HyperWorks、APA 解決 方案和 PBS Works 組成的 CAE 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)流程。
優(yōu)點(diǎn)：更短的研發(fā)周期 ； 更少的物理實(shí)驗(yàn)和樣機(jī)模 型減少了設(shè)計(jì)成本 ； 首款全部滿(mǎn)足最新歐洲I 等級(jí)的兒童安全座椅
項(xiàng)目介紹
安全是開(kāi)發(fā)兒童座椅的首要設(shè)計(jì)目標(biāo)，汽車(chē)兒童安全座椅市場(chǎng)專(zhuān)家 Dorel Juvenile 領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)了一款全新的安全座椅——Maxi-Cosi 雙向調(diào)節(jié)座椅。為了 調(diào)查分析最適宜的設(shè)計(jì)方案，并考慮現(xiàn)實(shí)事故中的沖擊力，Maxi-Cosi 求助于 Code Product Solutions 公司，這是一家通過(guò) CAE 技術(shù)為客戶(hù)提供產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和 優(yōu)化的工程咨詢(xún)與服務(wù)公司。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，Code Product Solutions 公 司的工程師應(yīng)用了全套 Altair HyperWorks CAE 模塊，包括 RADIOSS?碰撞仿 真，OptiStruct?計(jì)算塑料部件中傾斜系統(tǒng)的高應(yīng)力區(qū)，HyperMesh?前處理， HyperGraph?和 HyperView?后處理。
除了 HyperWorks 之外，Code Product Solutions 公司還應(yīng)用了 Altair PBS ProfessionalTM，這是一個(gè)商業(yè)級(jí)的高性能作業(yè)調(diào)度和資源管理平臺(tái)。如此可以 實(shí)現(xiàn) MADYMO 假人模型與 RADIOSS 和 Moldflow 聯(lián)合仿真。
展開(kāi) MSC Adams助力Kiekert設(shè)計(jì)汽車(chē)兒童座椅鎖
該公司的產(chǎn)品既有側(cè)門(mén)鎖、鎖模塊、后艙及發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋鎖，也有用于側(cè)門(mén)、平移門(mén)、行李箱蓋的各種作動(dòng)器及專(zhuān)業(yè)解決方案，其中最重要的是嵌入到后車(chē)門(mén)中的兒童安全座椅鎖。以前，兒童安全鎖嚙合時(shí)，只能從外部打開(kāi)后門(mén)。但在新車(chē)型上，可利用側(cè)門(mén)鎖內(nèi)的小電機(jī)通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)電子激活或停用這種安全鎖，開(kāi)關(guān)通常位于司機(jī)側(cè)的門(mén)鎖開(kāi)關(guān)附近。
側(cè)門(mén)鎖是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，包括電纜、凸輪、杠桿機(jī)構(gòu)、聯(lián)軸節(jié)、作動(dòng)器、齒輪、棘爪及鎖閂。側(cè)門(mén)鎖通過(guò)激活棘爪和鎖閂來(lái)鎖住車(chē)門(mén)，使其繞著鎖扣夾緊。鎖扣為 U 形部件，固定在 C 柱上。而兒童安全鎖是必須通過(guò)側(cè)門(mén)鎖實(shí)現(xiàn)的眾多功能中的一個(gè)，它不僅能延長(zhǎng)車(chē)輛壽命、在較大的溫度范圍內(nèi)工作、符合噪聲和振動(dòng)要求，而且在出現(xiàn)碰撞時(shí)能夠保持車(chē)鎖的完整性。
過(guò)去，Kiekert的工程師采用運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和工程手冊(cè)公式等手工方法來(lái)進(jìn)行側(cè)門(mén)鎖機(jī)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)。由于未能考慮到機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，并且手冊(cè)公式無(wú)法處理機(jī)構(gòu)的具體幾何結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的作用有限。因此，初期的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)操作通常無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。工程師完成初步設(shè)計(jì)并進(jìn)行試驗(yàn)，然后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)，并制作出新樣機(jī)。每一輪樣機(jī)制作的高昂費(fèi)用和冗長(zhǎng)的研制周期都會(huì)增加設(shè)計(jì)新鎖的時(shí)間和成本。采用這種設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)一個(gè)鎖機(jī)構(gòu)需要6 到 18個(gè)月。
在 Adams 里可以定義機(jī)構(gòu)的各種參數(shù)，以齒輪為例，可選擇齒輪類(lèi)型、位置、傳動(dòng)比、材料及連接方式。為加速鎖的研發(fā)過(guò)程，Kiekert最近應(yīng)用了虛擬樣機(jī)技術(shù)，其關(guān)鍵特征是這種虛擬驗(yàn)證過(guò)程可以準(zhǔn)確地仿真機(jī)構(gòu)的性能，其中包括運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)還能考慮到機(jī)構(gòu)的整體幾何結(jié)構(gòu)。Kiekert公司的仿真工程師Darius Schendzielorz首先將Catia中的原始設(shè)計(jì)模型導(dǎo)入到 Adams 中進(jìn)行仿真，并通過(guò)輸入?yún)?shù)定義兒童鎖中的齒輪、軸承及電機(jī)。
展開(kāi) 誰(shuí)有兒童安全座椅模型，類(lèi)似附件圖片，k文件，lsdyna 必有重謝
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哪位有兒童安全座椅模型類(lèi)似附件圖片，K文件。lsdyna，必有重謝
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座椅安全新規(guī)落地，大角度座椅安全隱患凸顯，專(zhuān)業(yè)測(cè)試成剛需標(biāo)配
2026 年，GB 15083《汽車(chē)座椅、座椅固定裝置及頭枕強(qiáng)度要求和試驗(yàn)方法》修訂落地，直指新能源汽車(chē)大角度、零重力座椅的安全痛點(diǎn)。當(dāng)行業(yè)還在平衡舒適與安全時(shí)，北京沃華慧通測(cè)控技術(shù)有限公司憑借 20 余年測(cè)試技術(shù)沉淀，構(gòu)建起覆蓋座椅力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)、智能電控、舒適耐久的全維度座椅測(cè)試體系，成為新國(guó)標(biāo)下車(chē)企與零部件廠(chǎng)商合規(guī)升級(jí)的核心技術(shù)伙伴。
一、行業(yè)變局：大角度座椅爆發(fā)，安全測(cè)試成生死線(xiàn)
新能源汽車(chē)的普及，讓零重力座椅、后排躺臥座椅從 “高配噱頭” 變?yōu)?“主流標(biāo)配”。這類(lèi)座椅坐墊傾角≥15°、軀干角≥35°，集成腿托、按摩、多傳感器與 ECU 控制，徹底改變傳統(tǒng)駕乘姿態(tài)。
但舒適背后是致命隱患：大角度姿態(tài)下，傳統(tǒng)安全帶 / 氣囊約束失效，碰撞時(shí)胸骨、腰椎重傷風(fēng)險(xiǎn)飆升；機(jī)電聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)帶來(lái)防夾閾值難標(biāo)定、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)易疲勞、極端環(huán)境下電控漂移等問(wèn)題。
現(xiàn)行 GB 15083 舊版標(biāo)準(zhǔn)以靜態(tài)強(qiáng)度測(cè)試為主，完全無(wú)法覆蓋新場(chǎng)景。本次修訂核心直指動(dòng)態(tài)生物力學(xué)保護(hù)、大角度座椅專(zhuān)項(xiàng)規(guī)范、智能電控可靠性三大方向，測(cè)試邏輯從 “靜態(tài)合格” 轉(zhuǎn)向 “全場(chǎng)景安全 + 舒適平衡”，倒逼行業(yè)測(cè)試體系全面升級(jí)。
二、沃華慧通的技術(shù)破局：全鏈路測(cè)試，直擊新國(guó)標(biāo)核心需求
作為深耕汽車(chē)零部件測(cè)試的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)、專(zhuān)精特新 “小巨人” 企業(yè)，沃華慧通早在新國(guó)標(biāo)修訂初期，便預(yù)判到大角度座椅的測(cè)試痛點(diǎn)，依托自動(dòng)化測(cè)控核心技術(shù)，打造出適配新國(guó)標(biāo)、覆蓋全場(chǎng)景的座椅測(cè)試解決方案。
1. 汽車(chē)座椅靜態(tài)力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)
汽車(chē)座椅的靜態(tài)力學(xué)測(cè)試試驗(yàn)，包括坐墊、靠背和頭枕的壓力、變形檢測(cè)。通過(guò)加載可實(shí)現(xiàn)力-速度控制、位移-速度控制等控制模式，實(shí)時(shí)顯示力、位移的參數(shù)，并繪制力-位移曲線(xiàn)。
2.
展開(kāi) Altair-OptiStruct拓?fù)鋬?yōu)化功能在兒童座椅金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例分析
摘要
本課題利用Altair-OptiStruct拓?fù)鋬?yōu)化分析軟件對(duì)兒童座椅內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)研究，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)布局更合理且質(zhì)量減輕30%，旨在探索了一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化合理設(shè)計(jì)和省材減重的方法。
一、研究背景
兒童座椅在進(jìn)行碰撞測(cè)試的法規(guī)試驗(yàn)中，主要通過(guò)座椅內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)件來(lái)承擔(dān)的沖擊力，從而保證整椅結(jié)構(gòu)的完好性，達(dá)到保護(hù)乘員兒童的效果。在座椅的研發(fā)階段，結(jié)構(gòu)工程師為了順利通過(guò)碰撞測(cè)試，往往對(duì)金屬件進(jìn)行過(guò)剩設(shè)計(jì)，一方面，可能造成材料浪費(fèi)、座椅過(guò)重；另一方面，可能由于結(jié)構(gòu)過(guò)強(qiáng)、吸能效果差，導(dǎo)致兒童假人在沖擊過(guò)程中各項(xiàng)傷害值超標(biāo)。為了解決這一問(wèn)題，嘗試對(duì)某款產(chǎn)品的金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行輕量化分析，希望能為結(jié)構(gòu)工程師提供設(shè)計(jì)方向。
二、分析思路
通過(guò)分析該金屬結(jié)構(gòu)件在座椅中的裝配關(guān)系以及法規(guī)要求下不同動(dòng)態(tài)工況的受力狀態(tài)，碰撞主要考察座椅在不同安裝方向下的正碰、后碰和側(cè)碰工況。合理地設(shè)置約束與加載進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析，再將優(yōu)化后結(jié)構(gòu)代入動(dòng)態(tài)工況中進(jìn)行校核驗(yàn)證，強(qiáng)度滿(mǎn)足且假人傷害值達(dá)標(biāo)即可。
三、方法步驟
本案例選取座椅底座上的金屬壓板件作為研究對(duì)象。首先厘清結(jié)構(gòu)件與座椅其他件的連接、接觸關(guān)系以及碰撞過(guò)程中的受力狀態(tài)，再合理設(shè)置優(yōu)化分析的邊界條件，具體步驟：1.兩側(cè)與isofix外殼焊接，將其下邊緣自由度完全約束；2.孔與底座螺柱連接，對(duì)washer單元僅釋放Z方向自由度，并對(duì)每個(gè)孔向下施加載荷500N模擬孔的拉力；3.翻邊面與其他金屬結(jié)構(gòu)表面接觸，在此表面均勻施加200N的載荷。
展開(kāi) 利用HyperWorks減輕兒童約束系統(tǒng)的重量，提高安全性
行業(yè)：兒童約束系統(tǒng)
挑戰(zhàn)：提高安全性能的同時(shí)減輕重量
Altair 解決方案：利用仿真技術(shù)優(yōu)化兒童座椅結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵零件
優(yōu)點(diǎn)：重量減輕到1.8kg(3.97lbs)；改進(jìn)抗側(cè)碰性能
背景介紹
自20世紀(jì)60年代已來(lái)，汽車(chē)兒童安全系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越有效地保護(hù)兒童以避免碰撞帶來(lái)的損傷，甚至拯救了無(wú)數(shù)生命。
安全性一直是所有兒童座椅制造商首要關(guān)注的重點(diǎn)，除了安全性，消費(fèi)者還還會(huì)在其他方面加以甄選，比如造型、易用性、攜帶的重量等。所以，制造商們需要將這些因素考慮在內(nèi)，生產(chǎn)滿(mǎn)足這些需求的產(chǎn)品，同時(shí)也要降低成本，以在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的市場(chǎng)保持競(jìng)爭(zhēng)力。
Britax-R?mer是兒童約束系統(tǒng)的世界領(lǐng)導(dǎo)者，其推椅、座椅、嬰兒車(chē)及配件等產(chǎn)品遠(yuǎn)銷(xiāo)歐洲、美國(guó)、意大利、新西蘭和遠(yuǎn)東地區(qū)。公司在上世紀(jì)30年代生產(chǎn)汽車(chē)安全產(chǎn)品以來(lái)，已經(jīng)在全世界的不同地區(qū)設(shè)立了工廠(chǎng)。
挑戰(zhàn)
2007年，在被稱(chēng)作“BabySafeSleeper”的新型安全車(chē)研發(fā)中，Britax-R?mer一直尋找多種途徑來(lái)改進(jìn)安全性能、加速產(chǎn)品研發(fā)周期、降低制造復(fù)雜性和成本。
公司已經(jīng)使用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）解決方案來(lái)輔助開(kāi)發(fā)流程，建立虛擬模型和驗(yàn)證 設(shè)計(jì)，然而，他們還需要一些額外的支持以獲得更多的技術(shù)成果。作為AltairHyperWorks 的現(xiàn)有用戶(hù)，Britax-R?mer找到AltairProductDesign來(lái)支持該項(xiàng)目，利用仿真技術(shù)來(lái)提高安全性能、并嘗試不同的結(jié)構(gòu)布局方式減少零件數(shù)量。
公司已經(jīng)使用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）解決方案來(lái)輔助開(kāi)發(fā)流程，建立虛擬模型和驗(yàn)證 設(shè)計(jì)，然而，他們還需要一些額外的支持以獲得更多的技術(shù)成果。
展開(kāi) 行駛安全性 | 如何知道你的座椅是舒適且安全的？
行駛安全性 - 汽車(chē)座椅部件測(cè)試
汽車(chē)座椅，不應(yīng)該僅僅是舒適，容易使用，更應(yīng)該的是安全。在新的汽車(chē)座椅開(kāi)發(fā)過(guò)程中，經(jīng)歷嚴(yán)格的測(cè)試和檢查是在市場(chǎng)成功的關(guān)鍵。
但是如何才能高效地完成，尤其是模型和變量在持續(xù)增加時(shí)?C. Rob. Hammerstein (CRH), 全球汽車(chē)座椅的全球領(lǐng)導(dǎo)者，采用HBM的測(cè)試技術(shù)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出面向未來(lái)的測(cè)試概念。
在汽車(chē)座椅領(lǐng)域，最杰出的創(chuàng)新者莫過(guò)于CRH，其位于北萊茵威斯特伐利亞州，1968年開(kāi)發(fā)出高度電動(dòng)調(diào)節(jié)座椅，并一直致力于座椅舒適性研究。另外，CRH 汽車(chē)座椅越來(lái)越舒適，并且安全性也越來(lái)越高。為了能夠達(dá)到更高的安全標(biāo)準(zhǔn)，公司在新部件和模型開(kāi)發(fā)過(guò)程中，進(jìn)行了大量的測(cè)試和檢查。
部件的功能測(cè)試: 高效且安全
伴隨著產(chǎn)品所用部件的多樣化，測(cè)試和檢驗(yàn)過(guò)程也變得更加復(fù)雜。每個(gè)部件真的都需要測(cè)試嗎？每個(gè)單獨(dú)原型的變體是否都需要在測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試?
例如汽車(chē)座椅的功能測(cè)試。CRH 沒(méi)有為所有可能的應(yīng)用進(jìn)行昂貴的樣品測(cè)試, 而是在開(kāi)始構(gòu)建原型之前檢查汽車(chē)座椅的每個(gè)組件。在找到最佳組合后，才構(gòu)建原型并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試。
初步測(cè)試著眼于實(shí)際應(yīng)用的加載數(shù)據(jù)。C. Rob. Hammerstein (CRH) 為典型座椅系統(tǒng)裝配了伺服電機(jī)和應(yīng)變片，從初次測(cè)試中獲得數(shù)據(jù)并將其應(yīng)用于測(cè)試臺(tái)上。在測(cè)試臺(tái)中, 測(cè)試配置包括線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)和一個(gè)用于模擬負(fù)載的伺服電機(jī)。采用負(fù)載曲線(xiàn)來(lái)模擬真實(shí)的狀態(tài)。
每個(gè)測(cè)試臺(tái)都需要采用尖端的測(cè)試技術(shù)，這是為何 CRH 使用 HBM 測(cè)量技術(shù)的原因。S9M 力傳感器緊貼驅(qū)動(dòng)裝置安裝以便測(cè)量反作用力。實(shí)際的比對(duì)結(jié)果傳輸?shù)?PID 中，并對(duì)伺服電機(jī)做相應(yīng)的調(diào)整。
C. Rob. Hammerstein (CRH) 信賴(lài)來(lái)自HBM S9M 力傳感器。
展開(kāi) 汽車(chē)的安全帶，為什么比飛機(jī)上的還復(fù)雜？
旅途之中，無(wú)論你選擇自駕、大巴還是飛機(jī)，都免不了時(shí)刻接受提醒：請(qǐng)系好安全帶。不知你有沒(méi)有想過(guò)，安全帶是什么時(shí)候發(fā)明的？經(jīng)歷了怎樣的演變？汽車(chē)和飛機(jī)上的安全帶又為什么長(zhǎng)得不一樣？
飛機(jī)/大巴上常見(jiàn)的兩點(diǎn)式安全帶（左）和小型汽車(chē)上常見(jiàn)的三點(diǎn)式安全帶（右） | 改繪自pixabay
安全帶這一概念最初是由英國(guó)發(fā)明家、空氣動(dòng)力學(xué)家喬治·凱利在十九世紀(jì)中葉提出的。凱利從研究竹蜻蜓開(kāi)始，研制出了人類(lèi)歷史上第一臺(tái)滑翔機(jī)，為空氣動(dòng)力學(xué)和人造航空器的早期發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)[1]。
喬治·凱利 | wikipedia
這之后，直到1950年左右，安全帶才開(kāi)始得到各大汽車(chē)廠(chǎng)家的重視，逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)，并于1970年第一次被寫(xiě)進(jìn)法律條款（澳大利亞維多利亞省）。
最初的汽車(chē)安全帶都是僅由一條帶子組成的兩點(diǎn)式，但具體形式不只一種：有橫跨腰間的、也有斜挎式的。
早期的兩種兩點(diǎn)式安全帶：橫跨式和斜挎式 | 改繪自pixabay
然而人們很快發(fā)現(xiàn)，這兩種安全帶都存在問(wèn)題。橫跨式會(huì)引發(fā)腰椎不適，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間使用安全帶的駕駛員影響尤大；而在急剎車(chē)或交通事故中，斜挎式安全帶的使用者則有可能從安全帶下方滑出，受到傷害。
于是，結(jié)合這兩種安全帶設(shè)計(jì)的三點(diǎn)式安全帶應(yīng)運(yùn)而生，逐漸成為如今小型汽車(chē)中的規(guī)范形式。而橫跨型兩點(diǎn)式安全帶則依舊在大巴車(chē)和民航客機(jī)中廣泛使用。
其實(shí)，除了上述最常見(jiàn)的兩點(diǎn)、三點(diǎn)式安全帶，還有更為復(fù)雜的四點(diǎn)、五點(diǎn)、六點(diǎn)和七點(diǎn)式安全帶。這其中，最常見(jiàn)的當(dāng)屬兒童安全座椅的五點(diǎn)式安全帶，五根帶子分別固定于使用者的兩肩、腰部?jī)蓚?cè)和胯下，將使用者牢固綁定于座椅中。
展開(kāi) 座椅安全性能仿真分析工況簡(jiǎn)介
<p> 隨著各大主機(jī)廠(chǎng)對(duì)汽車(chē)安全性能指標(biāo)的逐步提升，主機(jī)廠(chǎng)在汽車(chē)安全性能的開(kāi)發(fā)方面也投入了大量的人力物力，同時(shí)對(duì)于供應(yīng)商的要求也隨之提高，汽車(chē)座椅作為約束系統(tǒng)重要的組成部分 并且也是成本較高的零部件，主機(jī)廠(chǎng)也更加重視對(duì)座椅性能的考察。</p><p>本文主要介紹在整車(chē)安全性能開(kāi)發(fā)中對(duì)于座椅子系統(tǒng)的一些安全性能仿真分析、考察標(biāo)準(zhǔn)以及注意事項(xiàng)等。</p><p><br></p><h2>一、安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度分析</h2><h3>加載方法：</h3><p>將座椅地腳固定在白車(chē)身上 將上下人體模塊放置于座椅上，綁定安全帶后對(duì)上下人體模塊施加角度為10°±5°，力值大小為13500N的拉力，水平方向再額外施加一個(gè)20倍座椅的重力。</p><h3>考察標(biāo)準(zhǔn)以及注意事項(xiàng)：</h3><p>本實(shí)驗(yàn)主要考察座椅、座椅安裝點(diǎn)、安全帶安裝點(diǎn)的強(qiáng)度，風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要是車(chē)身端安全上固定點(diǎn)位置容易拉脫，座椅端鎖扣支架位置容易發(fā)生大變形，座椅鎖扣側(cè)地腳螺栓以及滑軌容易失效。
展開(kāi) 小小座椅助力春運(yùn)交通安全
公安部于16日發(fā)出2019年春運(yùn)交通安全預(yù)警，今年春運(yùn)道路客運(yùn)量將達(dá)24.6億人次，學(xué)生流、務(wù)工流、貨運(yùn)流相互疊加，公路客貨流量高峰來(lái)得早、峰值高，道路交通安全風(fēng)險(xiǎn)增大需引起高度重視。
隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，我國(guó)的人均汽車(chē)保有量也飛速增長(zhǎng)，道路交通事故問(wèn)題儼然已上升為當(dāng)今一大社會(huì)問(wèn)題，因此，汽車(chē)被動(dòng)安全技術(shù)的研究已成為汽車(chē)技術(shù)行業(yè)的一大嚴(yán)峻課題。汽車(chē)座椅具有支撐乘員重量緩和及衰減由道路通過(guò)車(chē)身傳來(lái)的沖擊和振動(dòng)等作用，為駕駛員提供良好的工作條件，還能為所有乘員創(chuàng)造舒適安全的乘坐條件，汽車(chē)座椅是我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策有限發(fā)展的關(guān)鍵零部件之一。
一個(gè)良好的汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)除了結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)美觀(guān)大方，還應(yīng)該滿(mǎn)足良好的靜態(tài)特征、動(dòng)態(tài)特性，及擁有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和較長(zhǎng)的壽命。最重要的是，在發(fā)生交通事故中盡量減少乘員的受傷程度，滿(mǎn)足安全性能要求。在汽車(chē)座椅開(kāi)發(fā)概念階段及設(shè)計(jì)初期，有限元分析的介入可以結(jié)合產(chǎn)品特性，給予產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、性能提升、輕量化等充分的保證，進(jìn)而節(jié)省大量的時(shí)間及開(kāi)發(fā)成本。
元王為某汽車(chē)座椅產(chǎn)品做得CAE分析
汽車(chē)座椅骨架需要具備足夠的剛性，以確保在受到?jīng)_擊的過(guò)程中，不能因座椅骨架變形而間接給乘員造成更大的傷害。同時(shí)座椅骨架需要吸收能量的能力，以確保在受到?jīng)_擊過(guò)程中可以吸收部分沖擊能力，已達(dá)到減少?zèng)_擊對(duì)乘員傷害的作用。CAE仿真分析能夠通過(guò)模擬實(shí)際沖擊場(chǎng)景，對(duì)汽車(chē)座椅安全性進(jìn)行驗(yàn)證，找出汽車(chē)座椅在沖擊過(guò)程中的應(yīng)力集中點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)消除產(chǎn)品缺陷提高產(chǎn)品的性能。
展開(kāi) 
座椅測(cè)試如何幫車(chē)企守住合規(guī)與安全底線(xiàn)？
智能電動(dòng)化浪潮下，大角度/零壓力座椅已成車(chē)企差異化競(jìng)爭(zhēng)亮點(diǎn)，截至2024年底已有近40款相關(guān)車(chē)型上市。但超80%消費(fèi)者行車(chē)時(shí)使用躺姿座椅的安全隱患，以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失導(dǎo)致的質(zhì)量亂象，推動(dòng)《汽車(chē)大角度座椅 第1部分：通用要求》國(guó)標(biāo)加速落地，座椅測(cè)試成為車(chē)企合規(guī)入市的核心關(guān)鍵。
新國(guó)標(biāo)為大角度座椅建立了統(tǒng)一測(cè)試體系，要求覆蓋靜態(tài)性能、動(dòng)態(tài)安全、耐久可靠性、舒適性四大核心維度，這對(duì)測(cè)試設(shè)備的精準(zhǔn)度、適配性提出了更高要求。而北京沃華慧通測(cè)控技術(shù)有限公司，正是深耕汽車(chē)測(cè)試領(lǐng)域的實(shí)力伙伴，為企業(yè)提供全鏈條座椅測(cè)試解決方案。
一款合格的大角度座椅，需經(jīng)過(guò)多維度、全流程的嚴(yán)苛測(cè)試，才能兼顧舒適性與安全性，而這也對(duì)座椅測(cè)試設(shè)備提出了更高要求。理想的座椅測(cè)試解決方案，應(yīng)緊緊圍繞國(guó)標(biāo)核心要求，實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景、高精度、一站式的測(cè)試覆蓋。首先，在靜態(tài)性能測(cè)試層面，需精準(zhǔn)完成座椅調(diào)節(jié)角度標(biāo)定、腿托長(zhǎng)度、頭枕行程及支撐性等核心參數(shù)的檢測(cè)，標(biāo)配國(guó)標(biāo)指定的大角度 HPM 測(cè)量裝置，確保測(cè)試數(shù)據(jù)與國(guó)標(biāo)要求高度契合，精準(zhǔn)匹配 M 類(lèi)車(chē)輛座椅測(cè)試需求，同時(shí)兼顧多車(chē)型適配性，解決以往行業(yè)內(nèi)角度標(biāo)注混亂、參數(shù)不統(tǒng)一的痛點(diǎn)。
其次，動(dòng)態(tài)安全測(cè)試作為新國(guó)標(biāo)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容，更是座椅測(cè)試的重中之重。行車(chē)狀態(tài)下的躺姿乘坐，會(huì)顯著改變乘員姿態(tài)，進(jìn)而影響安全帶約束有效性、氣囊匹配性及防揮鞭傷保護(hù)性能，因此，測(cè)試設(shè)備需能模擬急加速、急減速、碰撞等各類(lèi)復(fù)雜工況，精準(zhǔn)評(píng)估乘員滑移、下潛等安全風(fēng)險(xiǎn)，為座椅安全設(shè)計(jì)提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。與此同時(shí)，電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的耐久可靠性測(cè)試也不可或缺，大角度座椅的多向調(diào)節(jié)功能對(duì)機(jī)構(gòu)損耗更大，測(cè)試設(shè)備需能完成上萬(wàn)次無(wú)故障往復(fù)疲勞測(cè)試，驗(yàn)證座椅骨架、滑軌、鎖止機(jī)構(gòu)的耐用性，規(guī)避長(zhǎng)期使用中的功能故障。
除了安全與耐久，舒適性作為大角度座椅的核心競(jìng)爭(zhēng)力，同樣需要專(zhuān)業(yè)的測(cè)試體系來(lái)保障。
展開(kāi) HyperWorks在B/E Aerospace —— 提供更輕、更安全的航空座椅
Altair 解決方案：利用 HyperMesh 和 OptiStruct 進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，改進(jìn)座椅設(shè)計(jì) 流程和建立虛擬驗(yàn)證流程相關(guān) 工作。
優(yōu)點(diǎn)：減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期 ；提高動(dòng)態(tài)測(cè)試試驗(yàn)效率 ；降低產(chǎn)品重量和成本
背景介紹
在北卡羅萊納州的研究所，B/EAerospace除了設(shè)計(jì)航空座椅之外，也設(shè)計(jì)很多其它的航天器內(nèi)飾。其設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和有限元分析團(tuán)隊(duì)的共同座右銘：“更便宜的機(jī)票，更安全的旅行。”
如今日漸激增的油價(jià)迫使航空公司期望真正“變得更輕”。為了實(shí)現(xiàn)飛機(jī)整體減重，他們不斷嘗試各種新的方法。例如減少機(jī)上閱讀期刊數(shù)量、去除雜志架、取消機(jī)上烤爐設(shè)備、用窗簾取代隔板、減輕過(guò)道車(chē)的重量等等，通過(guò)這些辦法來(lái)節(jié)省燃料。更輕的重量意味著更低的燃油消耗從而也意味著更低的票價(jià)。同時(shí)在緊急情況下，強(qiáng)度性能更好的設(shè)計(jì)能為乘客提供更好的安全保障。為此，B/EAerospace設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)朝著這兩個(gè)目標(biāo)而努力。
挑戰(zhàn)
B/EAerospace邁阿密研究所之前利用HyperWorks對(duì)一流的私人飛機(jī)座椅進(jìn)行了成功設(shè)計(jì)，溫斯頓-塞勒姆研究所對(duì)其印象深刻，于是求助于A(yíng)ltair。
Altair派遣一位資深的工程師到研發(fā)現(xiàn)場(chǎng)工作三個(gè)月，幫助完成其最新的商業(yè)座椅產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)工作，在這三個(gè)月中該工程師展示了HyperWorks這一先進(jìn)的CAE工具所帶來(lái)的無(wú)與倫比的效益。其中，負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)和驗(yàn)證方面的主管工程師YanbinLiu博士利用Altair HyperWorks開(kāi)發(fā)了一套虛擬驗(yàn)證流程，改進(jìn)了B/E的設(shè)計(jì)流程。
在B/E新型座椅開(kāi)發(fā)的早期，Liu博士就做過(guò)座椅的典型結(jié)構(gòu)分析工作。在產(chǎn)品設(shè)計(jì) 早期利用AltairHyperMesh和AltairOptiStruct的拓?fù)鋬?yōu)化能力使零件的重量減少了32%。
展開(kāi) 干貨分享（一）：座椅車(chē)身安全帶錨固點(diǎn)強(qiáng)度分析有限元分析規(guī)范（下）
幾個(gè)需要定義的接觸如下：
（1）座椅地腳與車(chē)身。除螺栓連接傳力以外，地腳與車(chē)身的接觸也傳力，地腳與車(chē)身的接觸必須設(shè)置。
接觸類(lèi)型選擇 surface to surface 或者 single surface 都可以。在使用surface to surface接觸時(shí)slave 最好選擇座椅地腳。
（2）安全帶與block的接觸，block之間的接觸，使用surface to surface 類(lèi)型。
（3）block與座椅的接觸，使用surface to surface 類(lèi)型。
（4）定義座椅自身接觸，使用single surface類(lèi)型。
（5）定義車(chē)身零件之間的接觸，使用single surface.
計(jì)算過(guò)程中越多的接觸會(huì)使得收斂困難（implicit)，增加計(jì)算時(shí)間。在定義座椅和車(chē)身自身接觸時(shí)遠(yuǎn)離地腳受力的區(qū)域和遠(yuǎn)離大變形可能發(fā)生的區(qū)域可以不定義接觸。
設(shè)置接觸后，零件之間會(huì)有可能發(fā)生接觸的穿透(penetration)。 可以通過(guò)Penetration Check的工具，調(diào)整這些穿透。
因?yàn)榧虞d時(shí)座椅變形較大如果用implicit求解，容易引起收斂困難。所以采用explicit求解。
展開(kāi) 干貨分享（一）：座椅車(chē)身安全帶錨固點(diǎn)強(qiáng)度分析有限元分析規(guī)范（上）
分析用零件的截取
車(chē)身安全帶錨固點(diǎn)的結(jié)構(gòu)分析是基于整車(chē)碰撞模型建立的，為了降低計(jì)算時(shí)間，我們需要將所需的零部件從整車(chē)模型中取出。此分析模型主要組成部分有座椅、車(chē)身、shoulder block、 lap block。其中shoulder block和lap block為標(biāo)準(zhǔn)件。
在截取車(chē)身部分時(shí)用delete element刪除截面以外的單元，不要使用delete component，這樣可以避免有用零件被剔除出模型。對(duì)于前排座椅的車(chē)身錨固點(diǎn)分析所需要截取的區(qū)域如右圖所示，如果有足夠計(jì)算資源可以適當(dāng)增大這個(gè)區(qū)域。在刪除了截取區(qū)域以外的單元之后，清除空的component. (delete component empty)
下面是這個(gè)分析的幾個(gè)主要受力位置，截面邊界需要離這幾個(gè)位置遠(yuǎn)些。
2. 幾何及材料屬性的處理
幾何屬性及材料屬性在整車(chē)碰撞模型里已經(jīng)設(shè)置好，但對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析模型還需要做些適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。調(diào)整之前刪除無(wú)用的幾何屬性及材料屬性（delete property unused, delete material unused)在整車(chē)碰撞模型中為了節(jié)約計(jì)算時(shí)間，零件的積分計(jì)算方式設(shè)置為2，積分?jǐn)?shù)量點(diǎn)小于等于3。對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析為了保證模型的精度對(duì)于主要受力零件，可將積分計(jì)算方式改為16,并相應(yīng)的增加積分點(diǎn)的數(shù)量。
此分析的主要受力區(qū)是座椅的四個(gè)地腳及安全帶錨固位置。所以需要照前面所述修改這些零部件的幾何屬性（改變積分方式和增加積分點(diǎn)）以增加計(jì)算精度。
由于考慮了零件沖壓后的加工硬化，整車(chē)碰撞模型的材料應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)做了相應(yīng)的偏置。對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析的模型，我們需要把這個(gè)偏置去除，具體過(guò)程如下：
（1）察看材料屬性，確認(rèn)材料曲線(xiàn)編號(hào)。
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