随着人们对于交通安全意识的提升和法规的日趋完善，购买并使用儿童安全座椅的父母日益增加。作为儿童安全座椅的全球知名品牌，好孩子集团（以下简称“好孩子”）在儿童安全座椅设计方面也有着不懈的追求，并使用 Altair 多款仿真软件为儿童乘车安全不断进行创新和尝试。

在儿童安全座椅产品开发中，为什么要用到仿真（CAE，仿真辅助工程设计）技术？Altair 帮助好孩子解决了哪些实际问题？

对此，e-works 记者采访了江苏大学汽车与交通工程学院副教授，昆山好孩子集团研发中心汽车安全座技术副总、CAE 总工程师张学荣，为大家带来好孩子的实际应用及案例分享。

关于好孩子集团

好孩子创立于 1989 年，并于 2010 年在香港成功上市。创立至今，好孩子始终坚持原创，目前已成为全球最大的儿童耐用品供应商、品牌经营商以及中国最大的孕婴童全渠道零售平台。

好孩子于 2011 年成立了自己的仿真分析能力中心，并逐渐发展成了全球仿真分析能力中心，主要服务于美国 Evenflo 品牌、德国 CYBEX 品牌、中国 gb 品牌进行儿童安全座椅产品开发。

所有产品上市之前，都需要严格按照欧洲 ECE R129、ECE R44，美国 FMVSS 213，中国 GB27887等标准通过仿真分析进行性能评价。每年，位于好孩子集团中国昆山的全球仿真能力中心，可以承担整个集团 10 多个产品的研发任务。

好孩子集团

儿童安全座椅研发问题

儿童安全座椅给予儿童乘员足够的约束，最大程度保障儿童乘员安全。在汽车碰撞或紧急刹车时，儿童安全座椅将儿童固定在座椅上，避免儿童身体与车内前排座椅以及比较硬的汽车内部部件，例如，车门、车顶发生二次碰撞，造成二次伤害；并吸收一部分冲击力，减轻对儿童头、颈、胸部等部位的伤害。

在很多交通事故中，由于儿童安全座椅的缺席，儿童乘员被抛出车外的风险极高。提高儿童安全座椅的使用率，将有效避免此类惨剧的发生。

在儿童安全座椅产品的实际研发过程中，由于时间和成本的限制，往往会遇到新的想法很难快速测试验证，或者当产品性能无法达到预期，需要快速迭代改进等困难。

仿真技术的应用，显著加快产品研发进度，有效缩短产品研发周期，实现产品的快速上市；可以通过仿真分析进行轻量化或者优化设计，使复杂产品设计更为轻盈，更为简便易用；仿真技术让整个工程团队了解产品复杂工程问题背后的原理和知识，并积累相关经验，有利于后续产品的开发和设计迭代。

这些都是通过传统手段和单纯物理实验无法获取的。因此，Altair 的仿真工具和技术备受好孩子研发团队的青睐。

我们为什么选择 Altair？因为，我们几乎可以在 Altair 统一的软件平台上解决我们所有问题，从前后处理、到求解器、再到优化。一个产品全流程的分析需求，都可以在 Altair 仿真系列软件中找到对应的功能，这是我选择 Altair 作为软件供应商的最重要原因。

—— 张学荣

Altair 加速好孩子安全座椅研发

当前，好孩子全球仿真能力中心主要运用到了 Altair 系列仿真软件中 Altair HyperMesh™、Altair HyperView™、Altair HyperCrash™ 和 Altair Radioss™ 这几个模块。

其中，HyperMesh 用来建立儿童安全座椅的有限元模型，以及儿童有限元假人相关调整和设置；HyperView 用来查看后处理结果；HyperCrash 用于对儿童安全座椅碰撞模型进行信息确认，完成相关设定，完成碰撞仿真模型；Radioss 求解器用于动态仿真计算；通过PBS计算调度软件模块，对高性能计算资源和仿真分析计算任务进行优化管理调度；Altair HyperStudy™ 联合 Radioss 求解器进行大量设计优化探索。

在儿童安全座椅的实际开发过程中，好孩子工程团队遇到很多难题。例如，如何通过仿真技术准确预测儿童安全座椅断裂部位？断裂后是什么样子？断裂裂纹是如何产生并扩展开来的？就现状而言，低成本获取有效材料失效数据，结合仿真软件准确预测模拟材料失效，具有很高的挑战。

Altair 提供了材料相关的培训，好孩子工程团队将 Altair 用于一个简便有效的——双二次曲线材料失效模型（FAIL/BIQUAD），用于安全座椅产品失效的预测上，取得了很好的应用效果。

缩短阿波罗产品研发周期，加速产品上市

Apollo产品图

张学荣介绍：“2020 年，我们给美国 Evenflo 品牌开发的阿波罗（Apollo）产品，通过失效模型发现了其主壳级的安全带导向键的强度问题。由于当时模具当天就要下发到工程部做开模，时间非常紧张。

经过 Altair 软件仿真分析，我们预测到这个主壳级安全带导向键存在断裂失效的风险，立刻要求必须进行结构改进后才能开模，同时给工程部门提供了一个改进方案。当天，工程部门按照我们提供方案进行改进、开模。这个产品主壳体最终一次通过物理实验测试。

产品通过物理测试验证后，我们并没有停止研究。我们将原有被认为有风险的设计方案，再次进行了物理测试，发现原设计方案失效。这样就双向证明了我们通过仿真分析改进设计的方法，采用的材料失效模型，以及材料失效数据，可以很好地改进，并验证这些儿童汽车座椅工程模型。”

主壳体安全带导向件断裂失效预测及验证

借助 Altair 系列仿真软件，好孩子将阿波罗的研发周期大大缩短。

张学荣表示：“按照之前的正常产品开发流程，阿波罗产品从产品立项到上市，大概需要至少18个月，可能要到2021年底才能上市。但从2020年5月份开始，针对阿波罗这款产品，我们从产品设计阶段就引入了仿真分析测试。

到2020年底，产品设计定型，开发周期只用了几个月，就把这款产品推向了市场。在之前不在产品设计前期引入仿真技术的条件下，如此短的设计周期是无法想象的。

同时，通过大量使用仿真技术，成功实现以塑料代替钢材。实现了产品轻量化设计和成本优化。与原始设计方案相比，减重了 515 克，成本降低 21.5 元。

以塑代钢实现产品轻量化方案

顶级安全性能提升

对于好孩子而言，儿童安全座椅产品设计的理念，最重要的是安全，其次是舒适性和使用便捷性，这些一直是好孩子追求的目标。现在借助 Altair 仿真技术，好孩子研发出来儿童安全座椅，在美国、欧洲和中国等地的消费者评级系统中，都能得到顶级安全评级等级。

例如，CYBEX 品牌在德国的全德汽车俱乐部消费者测评中，每次都在同级产品得到最高分；国内gb品牌在天汽研C-NCAP消费者评级中，2019年开发的一款儿童座椅CONVY，以36. 13 分获得唯一“优+”评级，其中碰撞安全性得分28.71，使用便捷性和舒适性得分7. 41 分，双项评价全场最高分。

CONVY获C-NCAP唯一“优+”评级

现在，好孩子正在进行人体损伤生物力学研究，以进一步提升儿童安全座椅的安全性、舒适性和使用便捷性。

张学荣表示：“Altair 提供了非常多的帮助和方案，提供了 Radioss 版本的人体生物力学模型 HUMOS（HUman MOdel for Safety）以及儿童的人体生物力学模型 PIPER，这些人体生物力学模型包含详细的人体骨骼，以及内脏结构，相比碰撞仿真模型可以得到更多、更细节的信息。

这些模型在我们公司先进技术研究中发挥了很重要的作用，例如，我们最新开发的儿童安全座椅包含安全气囊组件，我们就可以用这些人体生物力学模型评估气囊展开是否会对儿童造成损伤。”

张学荣还透露，这款带气囊的好孩子儿童安全座椅产品在 2021 年就可以买到。

未来无限可能

未来，好孩子集团还将对 Altair 软件展开更深入地尝试，并应用到产品开发中。

张学荣表示：“今后，我们会把 Altair 更多更好的模块应用到产品开发当中。把目前通过儿童座椅研发过程中，积累的Altair软件使用经验，进一步应用到公司的其他母婴产品中。

例如， Altair MotionSolve™ 多体动力学模块应用到儿童推车，结合 Altair OptiStruct™ 隐式结构模块，Altair HyperLife™ 疲劳模块可以进行推车的疲劳耐久、强度、刚度等仿真分析；还会运用到无网格技术 Altair SimSolid™ 进行产品创新设计，以及让设计工程师做一些简单的设计方向的探寻。也在考察 Altair 材料数据库（AMDC，Altair Material Data Center），希望用于仿真材料数据统一获取和管理。”

（文章来源公众号： Altair澳汰尔）