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                            汽車密封條結構CAE優化技術

                            汽車密封條使用的橡膠材料(包括實心膠和海綿膠)為高度非線性粘彈性材料,而密封條在使用過程中處于可變接觸狀態,且其變形為大變形,因此必須用高度非線性有限元分析方法和程序來準確描述和模擬密封條的變形狀態。本課題采用計算機輔助試驗(CAE)技術中的MARC程序對汽車密封條結構進行優化分析。

                                1 汽車密封條橡膠材料模型及性能測試和參數擬合

                                (1)材料模型

                                汽車密封條橡膠材料的實心膠被看作不可壓縮或可輕微壓縮材料,其應力 應變性能可用Mooney或Ogden模型模擬;海綿膠為可壓縮材料,其應力 應變性能可用Foam模型模擬。

                                Mooney模型:

                                式中,W為應變函數,I1和I2為應變不變量,C10,C01,C11,C20和C30為因數,λ1,λ2和λ3為主應變比。

                                式中,N一般取3(最大為10),μn和αn為橡膠材料常數,J為壓縮體積比,K為體積模量。

                                (2)性能測試

                                實心膠基礎性能測試項目有:單軸拉伸、單軸壓縮、雙軸拉伸和平面剪切;海綿膠基礎性能測試項目有:單軸拉伸、單軸壓縮、雙軸拉伸、平面剪切、體積壓縮和厚度變化。

                                (3)參數擬合

                                對于二維平面分析,密封條實心膠選用不可壓的四節點平面應變Herrmann單元80號單元,海綿膠和金屬骨架選用四節點平面應變全積分單元模擬;對于三維立體分析,密封條實心膠選用八節點六面體Herrmann單元84號單元,海綿膠和金屬骨架選用八節點六面體全積分單元7號單元模擬。

                                通過基礎性能測試得到應力 應變曲線后,利用MARC程序提供的材料參數曲線擬合功能,即可擬合得出所需的各種材料參數。

                                (4)可變接觸問題處理

                                汽車密封條的接觸為可變接觸,其CAE分析采用基于直接約束法的接觸算法。直接約束法對于大面積接觸以及事先無法預知接觸發生區域的接觸問題,程序能根據物體的運動約束和相互作用自動探測接觸區域,施加接觸約束。

                                2。茫粒偶夹g在汽車密封條結構優化中的應用

                                2 1 高級轎車頂飾密封條

                                為解決某結構高級轎車頂飾密封條安裝困難的問題,對其安裝方式進行了多次改進,但效果并不理想。通過生產現場在線測試產品安裝過程并同時用CAE模擬和分析安裝過程,發現頂飾密封條安裝困難的原因是結構問題(如圖1和2所示),并據此對頂飾密封條結構進行了優化,優化結構的頂飾密封條(如圖3所示)安裝方便、易行。

                                2 2 行李箱密封條

                            某結構行李箱密封條裝車后在拐角處唇邊容易起皺,密封性能不理想,F場測試后用CAE模擬和分析密封條彎曲狀態,分析和模擬結果與實際情況非常一致,即密封條在拐角處出現非常明顯的起皺現象(如圖4和5所示)。為此,運用CAE優化行李箱密封條結構。裝車試驗表明,優化結構行李箱密封條(如圖6和7所示)不起皺,密封性能好。

                                2 3 門框密封條

                                某結構門框密封條彎曲后會出現唇邊外翻現象,這與CAE模擬結果一致(如圖8和9所示)。

                                經CAE優化結構后,密封條在彎曲模擬狀態和實際使用中不再出現外翻現象(如圖10和11所示)。門框密封條原結構和優化結構如圖12所示。

                                3 結語

                                在汽車密封條開發、設計及質量改進中應用CAE技術對提高產品質量、縮短新產品開發周期、節約開發和生產成本具有十分重要的意義。國際模具網
                            發布時間:2011-7-31 閱讀:31次 來源:
                             
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