| 车身结构优化
1 实车试验结果及分析
在某MPV车型的设计开发中，其中一种座椅配置要求为第二排三人座四六分形式，根据《汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》（GB 14167-2013）的要求，该座椅上所有的安全带固定点均要求为三点式，同时，为了操作方便，除了靠近两边侧围的安全带固定点外，将其他所有的安全带固定点均布置在座椅上，其中中间位置的安全带上固定点布置在座椅的靠背上方，如图1所示。如此一来，中间位置的安全带固定点的拉力全部作用于座椅上，并通过座椅安装脚作用于车身地板上，所以该结构形式对于车身地板的强度要求很高，在结构设计过程中应重点考虑其影响。
在《汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》（GB 14167-2013）中，对安全带固定点强度要求如下：沿水平斜向上10°±5°，每一个乘员座位的上人体模块和下人体模块均施加13500±200N的拉力，如有安全带固定点布置在座椅上，则需要在座椅上施加相当于座椅重力20倍的拉力；试验后，安全带安装点、座椅安装点不能失效，同时座椅靠背上的安全带固定点不能超过R点和C点所处的横向平面。
设计过程中，通过CAE仿真模拟分析，各个安全带固定点和座椅固定点均未失效，且座椅靠背上的安全带上固定点未超过R点和C点所处的横向平面（如图2所示），判断其结构强度满足法规要求。
设计完成后进行零件制造，并进行安全带强度试验。
试验结果表明，当各个人体模块的拉力施加至约12000N的时候，座椅安装点被拉脱，未能满足法规中要求的施加13500N并保持2秒不失效的要求，试验失败，如图3所示。
由实车的试验结果来看，失败的根本原因在于六分座椅右侧的翻转锁钩被拉断，从而将左侧的座椅安装锁杆拉脱，所以解决该问题的首要方法便是加强座椅上翻转锁钩的强度。
同时，对车身上的座椅安装点进行分析，发现座椅安装锁杆与地板上的焊接区域已经出现开裂（如图4所示），如果拉力继续增加，很可能将车身安装点直接拉脱，故此区域也需要进行加强。
2 结构优化及验证
2.1 结构优化一
通过对第一次试验结果的分析，进行结构的优化。
一是解决座椅放在锁钩被拉断的问题。加强座椅翻转锁钩的强度，使用抗拉强度更高的材料进行制造。
二是解决座椅安装锁杆焊接处开裂的问题。座椅安装锁杆与地板是通过二保焊进行连接的，在试验过程中，锁杆受到斜向上的拉力，使得此处二保焊处于撕裂的状态，而且并不是整体受力，而是只有前端受力。
为了改善座椅安装锁杆前端被撕裂的风险，在其中部增加一个U型的加强杆，加强杆的前端与地板使用二保焊进行焊接（如图5所示）。增加此加强杆后，座椅安装锁杆前端的受力由两点变为三点，且中间的点在受力时不是撕裂的状态，大大增加了该结构的可靠性。
三是试验结果与分析。进行以上两项更改后，重新制造样车并进行第二次安全带试验。
试验结果表明，各个座椅安装点均未失效，座椅安装锁杆也未发生开裂，但中间座位靠背的上固定点的位移超出了法规要求（如图6所示），试验仍然失败。
检查试验车发现，座椅后脚虽未发生开裂，但六分座椅右侧后脚处的地板变形严重（如图7所示），而由于该处下方为后地板横梁二的区域，故判断后地板横梁二的刚度不足。同时，六分座椅右侧前脚处下陷严重，该区域附近的焊点严重开裂（如图8所示），而由于该处下方为后地板横梁一的区域，故判断后地板横梁一的刚度
不足。
以上两根横梁的刚度不足，导致座椅后脚被拉起过高，而座椅后脚下沉过低，使得座椅旋转了一定的角度，最终导致座椅靠背上的安全带上固定点的位移过大，并超出法规区域。
2.2 结构优化二
通过对第二次试验结果的分析，再次进行结构的优化。
一是解决后地板横梁二刚度不足的问题。在后地板横梁二内部增加一个加强板，经CAE分析，增加该加强板后，六分座椅右侧后脚处的位移量有所降低。
二是解决后地板横梁一刚度不足的问题。在后地板横梁一内部增加一个加强板，经CAE分析，增加该加强板后，六分座椅右侧后脚处的位移量有所降低。同时，开裂焊点的应变由0.304降低至0.130，已低于0.20的开裂风险值如图10所示。
三是试验结果。进行以上两项更改后，再次制造样车，并进行第三次安全带试验。
试验结果表明，座椅安装点未发生失效，且中间座位靠背的上固定点的位移为超过R点所在的平面，满足法规要求，如图11所示。
3 结语
三点式安全带固定点的强度要求确实是对该种座椅形式的挑战。通过CAE分析以及实车试验，特别是对实车试验结果的详细分析，找出试验失败的原因，并制定解决方案，最终能够使该车型满足安全带法规要求，成功通过安全带强度公告强检试验。在后续的车型开发中，该结构方案能为车身地板的结构设计提供参考，同时该分析方法也能应用于其他领域的设计研究中。
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