【摘 要】
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由于汽车数量的高速增长,汽车的安全性能以及尾气造成的环境污染受到了人们的关注,因此汽车的轻量化具有广阔的应用前景。对于汽车座椅安全性能和轻量化设计的研究存在加工成本和试验成本较高且消耗大量时间和人力的问题。因此利用数值模拟技术研究汽车座椅的静态与动态性能以及进行轻量化设计具有重要意义。本文以汽车座椅为对象,研究其有限元建模与数值模拟方法,并进行座椅的轻量化设计。本文主要研究内容如下:（1）座椅有限
【基金项目】
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广西科技重大专项课题《汽车智能座椅数字化设计仿真与多目标优化设计技术》（桂科AA19182007-2）
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由于汽车数量的高速增长,汽车的安全性能以及尾气造成的环境污染受到了人们的关注,因此汽车的轻量化具有广阔的应用前景。对于汽车座椅安全性能和轻量化设计的研究存在加工成本和试验成本较高且消耗大量时间和人力的问题。因此利用数值模拟技术研究汽车座椅的静态与动态性能以及进行轻量化设计具有重要意义。本文以汽车座椅为对象,研究其有限元建模与数值模拟方法,并进行座椅的轻量化设计。本文主要研究内容如下:（1）座椅有限元模型建立方法研究。分析汽车座椅的结构特征,确定座椅骨架的主要传力路径;研究几何处理、网格划分、材料参数设置、连接与接触设置等过程,研究调角器、泡沫等零件以及焊接、螺栓连接等连接的建模方法;提出一种较为准确的座椅有限元建模方法。（2）座椅静动态特性的数值模拟及试验验证。根据座椅模态试验、骨架总成刚度试验、头枕静强度试验的企业、行业和国家标准,分别研究上述三项试验的有限元建模方法,并进行数值模拟分析。根据标准要求对座椅实物分别进行上述三项试验,验证座椅建模的准确性。（3）座椅骨架轻量化设计。从结构、材料和工艺三个方面分析对比各类轻量化设计方法,选取适合于座椅骨架的轻量化设计方法。在应用高强度钢的基础上,以座椅质量分数最小为目标函数,以座椅骨架静动态特性为优化约束,建立综合拓扑优化、形貌优化以及尺寸优化的座椅骨架轻量化设计模型。开展轻量化设计得到骨架轻量化方案。（4）座椅骨架轻量化设计方案分析与验证。对骨架轻量化方案进行分析,考察其结构优化情况以及轻量化效果。对轻量化设计方案重新进行约束模态、骨架总成刚度和头枕静强度等性能的数值模拟验证,轻量化设计方案的静态与动态特性均能够满足对应标准要求。
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