不同假人动态试验安全带力值对比
高峰刘雪姣刘昕耀韩啸
摘要：安全带零部件强度满足动态试验不失效是研究安全带约束性能的重要前提。在车型设计初期应注意不同假人和不同配置下强度设计值需求，以满足动态试验要求。而在使用第95百分位男性假人和紧急锁止卷收器配置时，对安全带强度要求更加严格。文章针对GB14166-2013刚性座椅动态试验进行仿真分析，采用不同百分位假人以及不同卷收器配置仿真计算，进行安全带力值对比，为安全带零件强度设计提供参考。
关键词：不同假人安全带力值仿真分析强度设计
被动安全基本是按照标准工况特定假人设计。近些年针对不同假人的伤害研究越来越多，对于标准设计的约束系统，不同驾驶员的身高/坐高和体重参数不同，会影响约束系统的保护效果[1]。后排乘员所包含的年龄段和体型范围很广，研究单一年龄段或单一体型的后排乘员不符合实际情况[2]。
新车评价规程针对乘员多样性研究越来越重视，2026版ENCAP路线图和CNCAP规划中，均能看到正碰、侧碰、鞭打考虑乘员多样性试验和仿真内容。因此可以看出，针对假人多样性研究是未来几年的发展趋势，而假人多样性研究对于安全带的基本要求是零件无失效。
GB14166-2013安全带强制标准要求，腰带位置锚点固定点端片强度要求14.7KN，带扣位置力值要求9.8KN，需要满足动态试验后无失效。GB14167-2013安全带固定点试验要求施加13.5KN不应失效。但是在实际设计中，远高于国标要求，根据对主机厂标准统计，端片和带扣位置最高破坏强度标准要求为20KN。
GB11552-2009乘用车内部凸出物，标准用第5百分位女性、第50百分位男性以及第95百分位男性假人进行GB14166-2013波形下进行白车身动态试验，安全带验证需在GB14166-2013刚座椅第95百分位男性假人进行滑车验证，安全带零件无失效。针对此项内容进行仿真验证，分析安全带力值的差异，用以优化安全带强度的设计。
本文重点关注多样性假人对安全带强度需求的提升研究，特别是后排中间安全带常见配置为紧急锁止安全带，对强度要求更加严格。
2安全带仿真模型搭建
仿真模型使用刚性座椅，HybridIII型第5百分位女性、第50百分位男性以及第95百分位男性假人进行仿真模拟。采用国标GB14166-2013中波形，国内某知名主机厂后中位置坐标点及配置，配备预紧限力卷收器、单限力卷收器、紧急锁止卷收器，柔性织带锁进行仿真验证。
在模型中输出安全带力值，对比不同配置不同假人各位置零部件受力情况，用做零件强度设计的参考。
3不同配置及假人力值结果
3.1安全带力值说明
判定零件在动态过程中是否有失效风险，最直接的方式就是采集零部件位置的受力情况，从而对比设计力值，来判定是否满足动态强度要求。而在实际碰撞试验中，D-ring、带扣位置的受力情况是穿过导向环或者锁舌的两条织带力值的合力，通常无法直接采集到力值情况，如图2所示，常见安全带的采集力值为B1、B3、B4、B5、B6。
以带扣为例，带扣的真实受力为B4和B5的合力，而B4和B5力值之间的角度与带扣的佩戴位置，假人运动等有关，无法直接得出带扣的受力值。因此对于带扣明确设计力值是一个难点问题。
而在现实中难以准确测量的位置，在仿真中通过在织带锁位置增加截面力，即可输出带扣的受力情况。对于项目前期的设计评估，有很大的指导意义。
3.2安全带力值结果展示
通过运算不同配置不同假人的模型，输出安全带力值曲线，包括肩带力B3、带扣位置的合力以及腰带力B6，对计算结果进行汇总。
3.2.1预紧限力卷收器安全带力值结果对比
如图4所示。
3.2.2单限力卷收器安全带力值结果对比
如图5所示。
3.2.3紧急锁止卷收器安全带力值结果对比
如图6所示。
3.3安全带力值分析
由于体型和重量的差异，第95百分位假人带扣合力和腰带力值明显高于第50和5百分位假人力值。
对比表1中预紧限力卷收器安全带力值，第95百分位假人仿真带扣合力17.6KN和腰带15.9KN，力值最大。但相比单限力和紧急锁止卷收器的安全带力值还是较低的。带扣位置仿真的力值结果明显高于GB14166-2013中的9.8KN和GB14167-2013中的13.5KN的标准要求。但目前主机厂针对带扣和端片的最高标准力值基本均在20KN，因此目前的带扣和插锁均可以满足此工况的强度要求，且有一定的安全余量。
对比表二单限力卷收器安全带力值，第95百分位假人仿真带扣合力21.6KN和腰带20.9KN力值。均超过目前主机厂针对带扣和端片的最高标准力值，存在失效的风险。
对比表三紧急锁止卷收器安全带力值，第50百分位假人仿真力值带扣位置19.9KN，接近主机厂最高标准力值，存在失效风险。第95百分位男性仿真端片位置B6力值