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座椅最主要的作用是支撐駕駛員或乘客的身體，對乘坐舒適性的影響尤為重要，同時還直接關(guān)系到汽車的安全性。為駕乘人員提供更舒適、安全的座椅已成為國內(nèi)外汽車座椅研究的主要方向，也開始受到用戶和生產(chǎn)制造廠商的高度重視。國家標(biāo)準(zhǔn)《客車座椅及其車輛固定件的強(qiáng)度》GB13057-2003，關(guān)于強(qiáng)度要求的強(qiáng)制實施，使許多廠家開始重視座椅系統(tǒng)安全性。座椅的安全性有限元分析主要包括靜強(qiáng)度特性和動強(qiáng)度特性，座椅靜強(qiáng)度特性主要指座椅在靜載荷作用下座椅骨架的強(qiáng)度特性等；座椅動強(qiáng)度特性是指座椅在沖擊載荷的作用下座椅系統(tǒng)吸收碰撞能量、減少乘員傷害的能力。按照傳統(tǒng)經(jīng)驗改進(jìn)座椅結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能完全滿足需要，而用有限元仿真分析的方法則能夠很好地輔助現(xiàn)代座椅設(shè)計，已成為座椅設(shè)計中非常重要的現(xiàn)代方法。
在CAD技術(shù)中，幾何模型在計算機(jī)中的表示形式有實體模型、曲面模型和線框模型三種。具體采用哪種與結(jié)構(gòu)類型有關(guān)，如板、殼結(jié)構(gòu)采用曲面模型，空間結(jié)構(gòu)采用實體模型，而桿件系統(tǒng)則采用線框模型等。幾何模型是對分析對象形狀和尺寸的描述，它是根據(jù)對象的實際形狀抽象出來的，但又不是完全照搬。即在建立幾何模型時，應(yīng)根據(jù)研究對象的具體特征對形狀和大小等進(jìn)行必要的簡化和處理，以適應(yīng)有限元分析的特點。幾何模型是網(wǎng)格劃分的基礎(chǔ)，它對分網(wǎng)過程和網(wǎng)格形式都有直接影響。合理的形狀簡化、變換和處理既能保持一定的分析精度，又能使分網(wǎng)和計算過程大為簡化。相信，隨著人們對焊接溫度場數(shù)值模擬技術(shù)的進(jìn)一步認(rèn)識和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬技術(shù)將在焊接溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場方面的應(yīng)用取更大的發(fā)展。
有限元分析是一個近似求解的計算過程，它的可靠性和可行性不僅與模型的精度有關(guān)，還與計算的時間和效率有密切聯(lián)系。而計算時間和效率與模型的大小和復(fù)雜程度又是緊密相關(guān)的，所以在建立有限元模型時，有必要根據(jù)任務(wù)的具體情況對模型進(jìn)行必要的。
一般來說，對座椅模型的簡化應(yīng)遵循以下二個原則：
1)按零件對分析目標(biāo)的貢獻(xiàn)確定簡化原則有限元法可以應(yīng)用在座椅設(shè)計中的很多方面，如座椅結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度仿真分析、焊接強(qiáng)度分析、疲勞分析等，分析的對象從座椅總成、座椅骨架到調(diào)角器總成、升降器總成、滑軌總成等，涉及座椅結(jié)構(gòu)的各個部件。當(dāng)對座椅某一分總成如調(diào)角器總成進(jìn)行強(qiáng)度分析時，只針對所分析的目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)建模，對其他結(jié)構(gòu)適當(dāng)簡化，不僅能夠節(jié)約時間，還能夠提高分析的準(zhǔn)確性。
2)計算時間。一般認(rèn)為有限元模型越精細(xì)，計算的結(jié)果越準(zhǔn)確。但模型越精細(xì)，網(wǎng)格尺寸越小、數(shù)量越多所需要的計算時間就越長。
3)實際問題的要求在實際問題研究中，廠家會根據(jù)經(jīng)驗和生產(chǎn)實踐中的實際問題提出一些針對性的建議和意見。如分析座椅骨架靜強(qiáng)度時，廠家會根據(jù)平時生產(chǎn)實踐中容易出現(xiàn)薄弱的環(huán)節(jié)，提供一些有價值的參考意見所以在考慮以上兩方面的同時，也要根據(jù)實際問題的需要對模型進(jìn)行改進(jìn)。
模型簡化是有限元分析中十分重要的環(huán)節(jié):模型的簡化可以在幾何建模和劃分網(wǎng)格兩個環(huán)節(jié)中進(jìn)行二模型簡化的方法有：
1)降維處理三維問題滿足一定條件時可以簡化為二維問題。
2)細(xì)節(jié)簡化。簡化一些相對尺寸很小的細(xì)節(jié)，如倒圓、倒角等。
3)形式變換如圖l所示的帶筋板的等效變換可以大大降低建模的難度。
4)局部結(jié)構(gòu)。工程中有些結(jié)構(gòu)只是在某一局部受力較大，其他部位不受力或受力很小，這時可以從整個結(jié)構(gòu)中取出受力最嚴(yán)重、應(yīng)力和變形最大的局部區(qū)域來建立幾何模型。
5)對稱性利用結(jié)構(gòu)形狀和邊界條件具有某種對稱性時，應(yīng)力和變形種對稱性時，應(yīng)力和變形也將呈現(xiàn)相應(yīng)的對稱分布，此時只要取出結(jié)構(gòu)的一半進(jìn)行計算即可。對于座椅結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析，主要依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)座椅強(qiáng)度特性的規(guī)定，對座椅的靜強(qiáng)度特性進(jìn)行仿真分析。
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