一、概述
Unigraphics软件是Unigraphics Solutions公司（简称UGS）的CAD产品，其在航空航天、汽车、通用机械、电子、工业设备、医疗器械、家电以及其他高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。文章以Unigraphics作为平台，以汽车座椅的某一部件为例，对其性能进行计算模拟分析，发现潜在的问题，在设计阶段进行改进，以确保成品的完善。
（一）模型
模型为一较复杂汽车座椅结构，基本部件有靠背、坐垫及支架等，如图1所示。文章分析座椅中的联接板，如图2所示。每辆份座椅共有左右对称共四个联接板。联接板的作用是将座椅坐垫骨架固定在支架上，尽管结构简单，但它的性能直接关系到座椅的稳定性，甚至汽车的安全性，因此是较重要的功能件。
图1汽车座椅总成结构 图2联接板
（二）材料
骨架及其他金属件材料为Q253，靠背及坐垫中间垫有泡沫，外层为皮革。因本文只对联接板进行有限元的分析，其它部分的材料属性不予考虑。联接板的材料属性如下：
密度：7.85×103kg/m3 泊松比：0.3
杨氏模量： 2.06×105MPa 屈曲强度： 235.0MPa
（三）环境设置
环境温度为，模拟座椅在恶劣路面上行驶时的受力，综合考虑汽车急开、急停、高速转弯、剧烈颠簸以及撞车等情况。
（四）预分析
对联接板结构尺寸分析，如图3，可知当上部变形超过1.776mm时，坐垫骨架将与支架脱离，致使座椅失去平衡。因此，这次模拟分析所得数据最重要的将是上部的变形量，其结果与1.776mm比较，就知道联接板的设计是否合理。
图3联接板重要控制点
二、有限元分析
运行Unigraphics NX3.0版本，使用机构P.E.解算器，赋予材料特性，设置约束和载荷，使用“3D四面体网格”划分网格，最后进行解算，得到位移云图，如图4所示。
图4位移云图
由图，最大变形位移为2.575mm，超过1.776mm，联接板变形过大，坐垫骨架会脱离支架，使座椅失稳，因此结构中存在安全隐患。
三、改进
对联接板结构稍做改进，以期在同样的环境中，联接板的变形不会使坐垫骨架脱离支架。改进后的结构如图5所示。
图5改进后的联接板
改进后，在同样的环境设置中对联接板进行有限元分析。在机构上施加与改进前相同的力和约束，运行后得到如图6所示的位移云图。
图6 位移云图
由图看出，最大变形位移为1.445mm，小于临界值1.776mm，联接板虽有变形，但不至于使坐垫骨架脱离支架，座椅不会失稳，因此结构比较安全。
四、结论
Unigraphics强大的模拟和分析能力，是设计师的有力工具，它能提高产品的质量，缩短产品生产周期，节约成本。 |