EPP材料在汽車座椅中的應(yīng)用

張微娜　朱文祥

摘 要：EPP材料由于很好的抗壓性能，可以用于提高座椅坐墊的抗壓性能，本論文以GB_14167-2013中的ISOFIX固定點(diǎn)強(qiáng)度為例，將EPP材料應(yīng)用于汽車座椅中。通過HPERMESH前處理，建立了ISOFIX固定點(diǎn)強(qiáng)度的模型，運(yùn)用LS_DYNA求解器計(jì)算求解；表明在不影響舒適性的同時(shí)， EPP材料的引入提高了整個(gè)坐墊的抗壓性能。

關(guān)鍵詞：EPP材料；座椅坐墊；抗壓

中圖分類號： U462 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）25-246-2

0 引言

座椅作為汽車中承載、定位的結(jié)構(gòu)，同時(shí)起到對乘客的安全和約束作用；而坐墊在座椅中，直接與人體接觸，其材質(zhì)和硬度直接影響乘客的舒適性。以往的坐墊均使用發(fā)泡制造的泡棉，能夠提供舒適性，但是由于較軟，容易變形，造成乘員的下陷，進(jìn)而從安全帶中脫出，威脅生命安全。EPP材料抗壓性能優(yōu)于發(fā)泡的泡棉材料，可以改善坐墊抗壓性能，與座盆共同防止乘員下潛。

1 模型的建立

1.1 法規(guī)簡介

以GB14167-2013標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，用圖1所示的SFAD裝置進(jìn)行加載，對于ISOFIX固定系統(tǒng)和ISOFIX頂部拴繩固定裝置的方法具體如下：在SFAD和頂部拴繩固定裝置之間施加500N±5N的張力預(yù)載。在施加8kN±0.25kN力的過程中（斜向施加5kN±0.25kN力），SFAD上X點(diǎn)水平方向的偏移（預(yù)載后）應(yīng)限制在125毫米以內(nèi)，且如果在指定的時(shí)間內(nèi)保持所要求的力，那么在所有ISOFIX低位固定裝置或周圍區(qū)域包括局部裂開或破裂等永久性變形不得造成故障。

在這項(xiàng)測試中，需向承受對應(yīng)物理影響的座位或座位組件的相關(guān)部件從橫向和縱向施加大小等于20倍重力的慣性力。應(yīng)要求，20倍的重力可以施加在ISOFIX的X點(diǎn)上，為最不利情況。如果座椅上固定點(diǎn)與座椅一體，則試驗(yàn)應(yīng)帶ISOFIX上拉帶。

1.2 模型建立

首先使用hypermesh軟件進(jìn)行前處理，建立坐墊的網(wǎng)格模型，分別賦予普通泡棉材料和含有EPP的泡棉材料。其中含有EPP材料的坐墊泡棉，普通材料泡棉跟EPP材料塊體之間通過建立接觸發(fā)生相互作用。

根據(jù)法規(guī)GB15083中的試驗(yàn)方法，使用SFAD靜態(tài)加載裝置進(jìn)行加載，此處建立ISOFIX前向拉伸的模型，在地板、鎖鉤都一致的情況，分別使用普通泡棉和含有EPP的泡棉進(jìn)行分析，如圖2所示：

如圖2所示，將SFAD靜態(tài)加載裝置放置于坐墊上，并用兒童座椅鎖鉤將其固定。左圖為普通材料的泡棉；右圖為含有EPP材料的坐墊泡棉，為不影響乘坐的舒適性，與人體接觸的泡棉均使用普通泡棉，而EPP材料在普通泡棉之下，增加坐墊的抗壓。

2 加載計(jì)算

如圖4所示，加載方向位于縱向平面內(nèi)，與水平方向成10°角的直線上，載荷大小依據(jù)法規(guī)F=8000N+20G（其中G=mg，m為座椅的重量）。

3 結(jié)果分析

由圖5可知，對于ISOFIX前向拉伸工況，普通泡棉的位移值為72.55mm，加EPP泡棉之后的位移值為32.53mm，前向位移由72.55減小至32.53，減小了55%，泡棉坐墊的抗壓性能得到了顯著的改善。

圖6表明，普通泡棉的變形較大；含有EPP材料的坐墊，其變形主要發(fā)生在材料為普通泡棉的與人體接觸的部分，材料為EPP的支撐部分，沒有明顯變形，大大減小了整個(gè)坐墊的變形，提高了坐墊的抗壓性能。

4 結(jié)論

通過仿真分析表明，EPP材料的引入可以很大程度地改善泡棉的抗壓性能，其表面覆蓋一層普通泡棉，在不影響舒適性的同時(shí)，可以用于與座盆一起有效地防止乘員下潛，減小下潛給乘員帶來的生命威脅。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 劉曉平.TPO/EPP復(fù)合片材原料開發(fā)探討[J].國外塑料，2014.

[2] 劉自俠.汽車座椅的力學(xué)模型設(shè)計(jì)[J].零配件技術(shù)，2001.

[3] 黃小枚，王長江.GB14167-2013，汽車安全帶安裝固定點(diǎn)、ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)及上拉帶固定點(diǎn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.