基于LS_DYNA對某PAB模塊掛鉤強度的仿真分析

黃賢丞，劉光健

（遼寧工業(yè)大學 汽車與交通工程學院，遼寧 錦州 121001）

前言

掛鉤是乘員安全氣囊（PAB）至關重要的一部分，起到了連接氣囊盒體與方向盤的作用。在氣囊爆破的時候，當罩殼還未破裂時對掛鉤產(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，因此對氣囊模塊的掛鉤強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DAB模塊承重的關鍵部位，一方面掛鉤要與方向盤連接；另一方面掛鉤與盒體直接接觸要承受大部分DAB的重量。模型簡化后，導入到Hypermesh有限元前處理軟件中，進行抽取中面、幾何清理，采用殼單元進行網(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個殼單元，33704個節(jié)點。

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選擇不同牌號并賦予屬性，實際中罩蓋本體由發(fā)泡制成，根據(jù)材料特性采用MAT89，縮減計算量。PAB與支架焊接處為與空間約束，材料的屬性見下表：

表1 材料屬性

2.2 模型所受載荷的定義

根據(jù)試驗得知罩蓋在5ms時已經(jīng)撕裂，故只考慮罩蓋撕裂前的受力，根據(jù)壓力、力和受力面積的關系，加載力由氣袋展開袋內(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進行運算。

3 計算結果和分析

圖3

將LS-DYNA的計算結果導入到HyperView查看支架在收到反沖力時的應力應變云圖如圖所示。

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

4 結論

通過對集氣盒掛鉤處強度的有限元仿真分析，獲得支架最大應力約為316MPa，集氣盒下方側的掛鉤處，未超過材料斷裂拉伸強度；所以掛鉤強度滿足設計要求。使用有限元法簡化了為驗證支架強度的實驗次數(shù)，大大節(jié)約了實驗成本。

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