黃賢丞，劉光健

（遼寧工業(yè)大學(xué) 汽車(chē)與交通工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

前言

掛鉤是乘員安全氣囊（PAB）至關(guān)重要的一部分，起到了連接氣囊盒體與方向盤(pán)的作用。在氣囊爆破的時(shí)候，當(dāng)罩殼還未破裂時(shí)對(duì)掛鉤產(chǎn)生反作用力將影響安全氣囊的正常工作，降低安全氣囊性能的可靠性，因此對(duì)氣囊模塊的掛鉤強(qiáng)度的有限元仿真分析十分有必要。

1 有限元模型的建立

掛鉤是整個(gè)DAB模塊承重的關(guān)鍵部位，一方面掛鉤要與方向盤(pán)連接；另一方面掛鉤與盒體直接接觸要承受大部分DAB的重量。模型簡(jiǎn)化后，導(dǎo)入到Hypermesh有限元前處理軟件中，進(jìn)行抽取中面、幾何清理，采用殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元尺寸為3mm。建立有限元模型如圖2所示，支架有限元模型共有138436個(gè)殼單元，33704個(gè)節(jié)點(diǎn)。

圖1 DAB掛鉤模型

2 有限元模型的約束、受力分析

2.1 模型約束及材料的定義

在LS-DYNA軟件中，考慮多應(yīng)變率的影響，定義支架、掛鉤及材料主要采用MAT24，根據(jù)BOM選擇不同牌號(hào)并賦予屬性，實(shí)際中罩蓋本體由發(fā)泡制成，根據(jù)材料特性采用MAT89，縮減計(jì)算量。PAB與支架焊接處為與空間約束，材料的屬性見(jiàn)下表：

表1 材料屬性

2.2 模型所受載荷的定義

根據(jù)試驗(yàn)得知罩蓋在5ms時(shí)已經(jīng)撕裂，故只考慮罩蓋撕裂前的受力，根據(jù)壓力、力和受力面積的關(guān)系，加載力由氣袋展開(kāi)袋內(nèi)壓力轉(zhuǎn)換如圖，將其作為模型力采用均布力的方法施加在罩蓋上。將建好的模型提交LS-DYNA進(jìn)行運(yùn)算。

3 計(jì)算結(jié)果和分析

圖3

將LS-DYNA的計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入到HyperView查看支架在收到反沖力時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D如圖所示。

如圖所示：PAB掛鉤最大應(yīng)力 316MPa，未超過(guò)材料屈服極限（≈396MPa）PAB掛鉤最大塑性應(yīng)變0.016 %，未超過(guò)材料的斷裂極限（≈33%)，安全系數(shù)遠(yuǎn)大于2。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)集氣盒掛鉤處強(qiáng)度的有限元仿真分析，獲得支架最大應(yīng)力約為316MPa，集氣盒下方側(cè)的掛鉤處，未超過(guò)材料斷裂拉伸強(qiáng)度；所以?huà)煦^強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。使用有限元法簡(jiǎn)化了為驗(yàn)證支架強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本。

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