防下潜分析的有限元建模方法研究

刘玉云 卢静 郑颢 亓向翠511434） （广州汽车集团股份有限公司 汽车工程研究院，广州

【摘要】为提升防下潜仿真分析的精度，从建模的角度对仿真分析方法进行了探讨，对安全带的两种建模方式进行了对比分析。结果表明，普通的混合式建模方法在防下潜分析中具有一定的局限性，全二维壳单元的安全带建模方法能够避免仿真分析中的假性自锁，提升仿真的可靠性。同时，对正面碰撞中车体转动趋势对假人下潜的影响进行了分析，从下潜工况中假人的受力与转动的关系上论述了通用滑台试验对下潜现象模拟的局限性，表明车体转动效应增加了假人相对车体的转动，从而加剧下潜的发生，在仿真中应考虑车体的转动对防下潜分析的影响。

主题词：汽车碰撞 乘员下潜 仿真U467.4 A中图分类号： 文献标识码： DOI: 10.19620/j.cnki.1000-3703.20181028

Research on the Method of FE Modeling in Anti-Submarining Analysis

Liu Yuyun, Lu Jing, Zheng Hao, Qi Xiangcui Automotive Engineering Institute，Guangzhou Automobile Group Co., Ltd，Guangzhou 511434） （ Abstract In order to improve the precision of anti- submarining simulation, simulation methods are discussed from【 】the modeling perspective. Two methods of seatbelt modeling are compared and analyzed. The results show that conventional hybrid modeling method has some limitation in the anti- submarining analysis, whereas 2D seatbelt modeling method is able to avoid faking self- locking in simulation, improving reliability of simulation. Then, the influence of vehicle rotation trend on the dummy's submarining during frontal crash is compared and analyzed. From the relationship of dummy force and vehicle rotation, the limitation of simulation of conventional sled test in the submarining is discussed. The results show that vehicle rotation effect increases dummy’s rotation relative to vehicle, there for increasing chance of submarining. It is necessary to consider vehicle rotation in the anti-submarining analysis in simulation.

Key words: Vehicle collision, Driver submarining, Simulation

1 前言

乘员下潜是指在汽车发生碰撞过程中，正常作用在乘员肩部和腹部的安全带，由于受力不均衡导致腹部安全带从受力的髋骨位置向上滑入腹部软组织位置的现象[1]，容易造成腹部软组织损伤，一般个体较小的乘员发生下潜的概率更高。考虑到下潜造成的损伤

Euro-NCAP）

风险，欧盟新车认证程序（ 、中国新车评价

C-NCAP）

规程（ 等评价体系将后排女性乘员的防下潜性能纳入其评价范围，进一步推动了对防下潜性能的研究[2]。

近年来，国内相关学者针对防下潜性能的优化进行了理论分析，如张啸等人[3]针对防下潜从受力的角度进行了研究；李永刚等人[4]从座椅强度等方面进行探讨；唐

Taoka[亮等人[5]针对儿童的下潜损伤进行了研究； 6- 7]等针对下潜对胸部的影响、儿童下潜损伤的防护进行了研究。上述研究主要基于有限元仿真或滑台试验，但对于有限元仿真分析和滑台试验模拟的可靠性以及如何精确指导产品设计等方面研究较少。为此，本文从安全带建模及碰撞条件的加载方法等方面出发，探讨不同建模方式对下潜的影响及其原因。

2 假人下潜的受力分析

在汽车发生碰撞事故时，车内乘员在惯性力的作用下继续保持向前运动，此时，由于安全带及座椅的约束作用，使得乘员能够安全地减速直至最后停止运动。但是，如果这个过程中突然出现乘员下潜，安全带力累积上升的拉伸力将直接作用在腹部而导致乘员受