一种避免高速碰撞安全带锁扣失效的优化设计方法及系统与流程

本发明涉及车辆零部件设计，尤其是涉及一种避免高速碰撞安全带锁扣失效的优化设计方法及系统。

背景技术：

1、目前汽车安全带约束系统是最有效的乘员保护系统之一，当车辆发生正面高速碰撞时，车身剧烈减速，而由于惯性，车内驾乘人员的身体如未受到约束将会以原速度向前移动并与车内其他零件发生碰撞，造成对乘员身体的伤害，安全带作用即在于在发生碰撞事故时对驾乘者的身体进行约束，防止乘员冲击车内零件或被甩出车外，安全带在约束乘员的同时也可以耗散乘员部分动能，防止二次伤害。

2、安全带约束系统对乘员的保护效果受到很多因素的影响，其中包括车身结构强度和耐撞性能、气囊形状及刚度、座椅的结构和刚度、安全带布置位置、安全带织带延伸率、安全带限力值和预紧量等。为了改善车内乘员的伤害值，在安全带系统的设计过程中，结合车辆自身特点开发最优的约束系统设计方案至关重要，而这些保护技术都是建立在安全带锁扣不失效的前提下。

3、然而，现有技术对于安全带系统的设计，关注的是d环布置位置、织带力学性能、卷收器的预紧和限力值等，这些参数设计是建立在安全带锁扣不失效的前提之上，车辆发生高速碰撞时，一旦安全带的锁扣失效了，安全带所有的设计参数均失去了意义，也就无法保护驾乘人员的生命安全；并且现有技术几乎没有涉及高速动态冲击下安全带锁扣受力失效有关的分析研究，因此，在安全带锁扣的安全性设计中，安全带锁扣失效相关研究非常重要。

技术实现思路

1、本技术技术方案旨在当车辆发生高速碰撞时避免安全带锁扣失效，以保证安全带系统在高速动态冲击下的有效性和可靠性，因此，本技术提出了一种避免高速碰撞安全带锁扣失效的优化设计方法及系统。

2、第一方面，本技术实施例提供一种避免高速碰撞安全带锁扣失效的优化设计方法，包括：

3、步骤s1：建立安全带锁扣数据模型，对安全带锁扣数据模型进行有限元网格划分得到分析动力学锁扣模型；

4、步骤s2：根据得到的分析动力学锁扣模型，构建高速动态冲击场景，其中，所述高速动态冲击场景包括对分析动力学锁扣模型中的锁舌沿轴向施加极限载荷约束力；

5、步骤s3：基于所述高速动态冲击场景，根据显示动力学求解器对分析动力学锁扣模型进行失效分析计算，判断所述分析动力学锁扣模型中锁舌是否从锁扣中拉脱；

6、步骤s4：若分析动力学锁扣模型中锁舌从锁扣中拉脱，根据失效分析计算结果得到锁扣失效关键因子，根据得到的锁扣失效关键因子，对所述分析动力学锁扣模型进行参数调试，并跳转至步骤s3重复进行失效分析计算；

7、步骤s5：若分析动力学锁扣模型中锁舌未从锁扣中拉脱,则输出满足安全带锁扣失效优化设计的机械属性参数，完成安全带锁扣的优化设计。

8、根据本技术的一些实施例，所述建立安全带锁扣数据模型，对安全带锁扣数据模型进行有限元网格划分得到分析动力学锁扣模型的步骤中，包括：

9、根据实际安全带锁扣的零件组成以及每一零件的尺寸，通过力学性能等效建模方式建立多个子零件数据模型；

10、将多个子零件数据模型装配建立连接关系得到安全带锁扣数据模型，对安全带锁扣数据模型进行有限元网格划分得到分析动力学锁扣模型；

11、根据得到的分析动力学锁扣模型，对所述网格化安全带锁扣数据模型进行尺寸边界条件及属性参数进行设置。

12、根据本技术的一些实施例，所述根据得到的分析动力学锁扣模型，构建高速动态冲击场景，其中，所述高速动态冲击场景包括对分析动力学锁扣模型中的锁舌沿轴向施加极限载荷约束力，包括：

13、对所述分析动力学锁扣模型进行参数设置，所述参数设置包括：对所述分析动力学锁扣模型施加重力场、对模型截断处添加自由度约束以及对所述分析动力学锁扣模型进行包括应力、节点力、位移及能量相关输出设置；

14、根据设置好参数的所述分析动力学锁扣模型进行调试，对调试好的所述分析动力学模型构建高速动态冲击场景。

15、根据本技术的一些实施例，所述根据设置好参数的所述分析动力学锁扣模型进行调试，对调试好的所述分析动力学模型构建高速动态冲击场景包括：

16、基于调试好的分析动力学锁扣模型，对所述分析动力学锁扣模型中的锁舌施加沿轴向极限载荷约束力，其中，所述限载荷约束力的施加方向背离锁钩子零件模型，所述限载荷约束力的施加大小根据参数输入窗口进行设定。

17、根据本技术的一些实施例，所述基于所述高速动态冲击场景，根据显示动力学求解器对分析动力学锁扣模型进行失效分析计算，判断所述分析动力学锁扣模型中锁舌是否从锁扣中拉脱还包括：

18、建立锁扣关键因子数据库，其中，所述锁扣关键因子数据库中包括锁钩、锁体、栓机轴、平衡块与弹簧的材料属性及尺寸参数；

19、根据显示动力学求解器对分析动力学锁扣模型进行失效分析计算，判断所述分析动力学锁扣模型中锁舌是否从锁扣中拉脱；

20、若所述分析动力学锁扣模型中锁舌未从锁扣中拉脱，输出满足安全带锁扣失效优化设计的机械属性参数，所述机械属性参数包括每一锁扣关键因子的材料属性设置及尺寸参数取值。

21、根据本技术的一些实施例，所述若分析动力学锁扣模型中锁舌从锁扣中拉脱，根据失效分析计算结果得到锁扣失效关键因子，根据得到的锁扣失效关键因子，对所述分析动力学锁扣模型进行参数调试，并跳转至步骤s3重复进行失效分析计算包括：

22、若分析动力学锁扣模型中锁舌从锁扣中拉脱，基于锁扣关键因子数据库逐一对所述分析动力学锁扣模型中子零件进行参数分析，得到锁扣失效关键因子，其中，所述锁扣失效关键因子包括子失效关键因子；

23、根据得到锁扣失效关键因子，基于每一子失效关键因子对所述分析动力学锁扣模型逐一进行参数调试，其中，参数调试包括对锁钩、锁体、栓机轴、平衡块与弹簧的材料属性及尺寸进行参数调试。

24、根据本技术的一些实施例，所述根据得到锁扣失效关键因子，基于每一子失效关键因子对所述分析动力学锁扣模型逐一进行参数调试包括：

25、若某一锁扣失效关键因子对应多项子失效关键因子，则逐一基于其中一项子失效关键因子对所述分析动力学锁扣模型进行参数调试，并跳转至步骤s3重复进行失效分析计算。

26、第二方面，本技术实施例提供一种避免高速碰撞安全带锁扣失效的优化设计方法，包括：

27、模型创建模块，被配置为根据安全带锁扣的零件组成及材料结构属性进行动力学模型创建得到安全带锁扣数据模型

28、网格划分模块，被配置为根据所述模型创建模块得到安全带锁扣数据模型进行有限元网格划分得到分析动力学锁扣模型；

29、第一赋值模块，被配置为根据所述网格划分模块得到的分析动力学锁扣模型进行材料、尺寸及力学属性的赋值；

30、第二赋值模块，被配置为根据所述网格划分模块得到的分析动力学锁扣模型进行重力场、自由度约束及接触面参数的赋值；

31、第三赋值模块，被配置为根据所述网格划分模块得到的分析动力学锁扣模型，对模型中的锁舌沿着轴向施加极限载荷约束力，得到高速动态冲击场景下的分析动力学锁扣模型；

32、仿真计算模块，被配置为根据赋值模块处理后所建立的有限元网格划分后模型通过有限元仿真失效分析计算，得到锁扣失效关键因子。

33、参数调试模块，被配置为根据所述仿真计算模块得到锁扣失效关键因子，对分析动力学锁扣模型中子零件的材料属性及尺寸进行参数调试。

34、第三方面，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机程序存储于可读存储介质上，其特征在于，被处理器读取后运行计算机程序以执行如上述第一方面所述的一种避免高速碰撞安全带锁扣失效的优化设计方法的步骤。

35、第四方面，本技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储介质、处理器和计算机程序，计算机程序存储于存储介质上，处理器从存储介质读取计算机程序后运行该计算机程序以执行如上述第一方面所述的一种避免高速碰撞安全带锁扣失效的优化设计方法的步骤。

36、与现有技术相比，本技术实施例提供的技术方案至少包括以下有益效果：

37、1）通过在三维软件搭建安全带锁扣各零件模型并装配得到安全带锁扣数据模型，并将模型进行有限元网格化，得到分析显示动力学模型，基于所述高速动态冲击场景，对分析动力学锁扣模型中的锁舌沿轴向施加极限载荷约束力，根据显示动力学求解器对分析动力学锁扣模型进行失效分析计算得到锁扣失效关键因子，再基于每一子失效关键因子对所述分析动力学锁扣模型逐一进行参数调试，通过对参数调试后的分析动力学锁扣模型重复进行失效分析计算，不断优化安全带锁扣的设计材料尺寸参数，以得到在高速动态冲击下避免安全带锁扣失效的合理设计方案；

38、2）填补了在高速动态冲击下汽车安全带锁扣失效判定的技术空白，提出一种汽车安全带锁扣失效优化设计方法，提高了汽车碰撞安全带锁扣锁止的可靠性及安全性；

39、3）本发明的设计方法更具有全局性，充分利用有限元分析软件，降低安全带锁扣失效研究设计中的难度，同时实现了逐一对安全带锁扣各零部件进行参数调试设计，不需要通过物理试验对安全带锁扣失效进行研究，达到降本增效的目的。

40、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。