浅谈基于VSS的汽车座椅舒适性仿真分析

汽车设计开发阶段，总布置将车身R点与H重合在一起进行人机布置。汽车R点是理论值，而座椅H点则和座椅的设计及加工制造有关，两者一般会存在偏差。而偏差的大小则会影响到前期总布置的准确性，若R点过高，则会影响头部空间；若R点太低，则影响到前视野不足。

目前，国标要求座椅H点的误差不大于10mm。因此，在传统座椅设计开发时为了兼顾座椅H点与R点一致性，同时保证座椅的舒适性，人体与座椅A面都是依据经验设定一定穿透量，具体根据整车开发风格的定位有所不同，如图2所示。

△ 图2：座椅人机布置图

但由于座椅实际的H点受造型设计、泡沫硬度等影响，而调整H点对座椅的舒适性也有变化，经验不能覆盖所有车型座椅，导致后期项目或多或少会出现座椅舒适性方面。

而且，由于评价座椅舒适性基于评价人员的主观乘坐感受进行判断，这种主观评价易受到其他因素影响，如心情好坏、身体尺寸、个性喜好等。从而会造成测试结果因人而异，无法获取客观的舒适性结果去指导座椅工程师开发设计。由于缺少客观数据的指导，座椅舒适性开发存在很大困难。

而且，现阶段对于座椅舒适性只能在实物样件出来后进行评价，从而可更改的范围较小，特 别是很难对A面进行调整。前期无验证手段， 导致后期产品出来后，如果存在舒适性问题难以调整。某主机厂经过统计，前期约有40%的项目因A面调整，导致泡沫模具报废重开。造成了大量的成本和开发周期问题。

目前，VSS软件已经在国内外各大知名整车厂和座椅供应商得到广泛使用，如通用汽车、大众、福特、本田、马自达、现代、田陌、吉利、江森。通过考虑座椅制造过程影响、精细化的分析模型、准确的材料模型、严格对标的生物力学人体模型，使其能够准确模拟座椅的 各项性能。

仿真分析的准确性基于准确的物理模型建模及精准的材料参数。VSS软件系统考虑座椅在制造过程中各类部件及连接方式，并在软件中构建相应的模型。

在材料方面特别值得一提的是对座椅泡沫测试方法，传统泡沫性能测试均考虑泡沫直接压缩过程中的压缩参数，但由于泡沫材料作为典型的高分子材料，其应力松弛特性表现得尤为突出，单一的直接压缩并不能有效反映泡沫材料的压缩特性。

VSS软件中对泡沫材料的压缩性能测试，要求在间隔5%应变时静止10分钟后读取应力，这样泡沫的压缩应力应变曲线是考虑泡沫应力松弛后的数据，更加能反映泡沫材料的压缩特性， 如图3所示。

△ 图3：泡沫压缩试验加载曲线