基于LS_DYNA对某PAB模块挂钩强度的仿真分析

黄贤丞，刘光健

（辽宁工业大学 汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001）

前言

挂钩是乘员安全气囊（PAB）至关重要的一部分，起到了连接气囊盒体与方向盘的作用。在气囊爆破的时候，当罩壳还未破裂时对挂钩产生反作用力将影响安全气囊的正常工作，降低安全气囊性能的可靠性，因此对气囊模块的挂钩强度的有限元仿真分析十分有必要。

1 有限元模型的建立

挂钩是整个DAB模块承重的关键部位，一方面挂钩要与方向盘连接；另一方面挂钩与盒体直接接触要承受大部分DAB的重量。模型简化后，导入到Hypermesh有限元前处理软件中，进行抽取中面、几何清理，采用壳单元进行网格划分，单元尺寸为3mm。建立有限元模型如图2所示，支架有限元模型共有138436个壳单元，33704个节点。

图1 DAB挂钩模型

2 有限元模型的约束、受力分析

2.1 模型约束及材料的定义

在LS-DYNA软件中，考虑多应变率的影响，定义支架、挂钩及材料主要采用MAT24，根据BOM选择不同牌号并赋予属性，实际中罩盖本体由发泡制成，根据材料特性采用MAT89，缩减计算量。PAB与支架焊接处为与空间约束，材料的属性见下表：

表1 材料属性

2.2 模型所受载荷的定义

根据试验得知罩盖在5ms时已经撕裂，故只考虑罩盖撕裂前的受力，根据压力、力和受力面积的关系，加载力由气袋展开袋内压力转换如图，将其作为模型力采用均布力的方法施加在罩盖上。将建好的模型提交LS-DYNA进行运算。

3 计算结果和分析

图3

将LS-DYNA的计算结果导入到HyperView查看支架在收到反冲力时的应力应变云图如图所示。

如图所示：PAB挂钩最大应力 316MPa，未超过材料屈服极限（≈396MPa）PAB挂钩最大塑性应变0.016 %，未超过材料的断裂极限（≈33%)，安全系数远大于2。

4 结论

通过对集气盒挂钩处强度的有限元仿真分析，获得支架最大应力约为316MPa，集气盒下方侧的挂钩处，未超过材料断裂拉伸强度；所以挂钩强度满足设计要求。使用有限元法简化了为验证支架强度的实验次数，大大节约了实验成本。

参考文献

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