一种轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法，包含步骤：1)建立三维几何模型并进行体拆分；2)利用拆分后的三维几何模型生成密封条的横截平面；3)根据材料试验，建立密封条的材料本构模型；4)对横截平面划分有限元网格并设置单元类型；5)创建一个刚体平面，并忽略车门钣金的变形，将其外部轮廓曲线定义为刚体平面。6)建立密封条装配性能分析的二维有限元模型，并生成求解器能够识别的输入文件；7)将输入文件提交给求解器得到仿真结果文件，利用后处理模块处理并提取相关数据并画图保存。本发明专利技术较大地提高了计算效率、较为准确地模拟了轿车窗台外侧密封条实际装车情况、可分析的密封条结构类型比现有计算方法更多。

A Calculating Method for Assembling Performance of Outside Seal Strip of Car Window

The invention discloses a method for calculating the assembly performance of the outer sealing strip of car window sill, which comprises the following steps: 1) establishing a three-dimensional geometric model and splitting the body; 2) generating the transverse plane of the sealing strip by using the three-dimensional geometric model after splitting; 3) establishing the material constitutive model of the sealing strip according to the material test; 4) dividing the finite element mesh of the transverse plane and setting up the unit type; A rigid body plane is defined as a rigid body plane by neglecting the deformation of the door sheet metal. 6) Establish a two-dimensional finite element model of sealing strip assembly performance analysis, and generate input files that can be recognized by the solver; 7) Submit the input files to the solver to get the simulation results, and use the post-processing module to process and extract the relevant data and save the drawings. The invention greatly improves the calculation efficiency, accurately simulates the actual loading situation of the outer sealing strip of the car windowsill, and has more analyzable sealing strip structure types than the existing calculation methods.

【技术实现步骤摘要】
一种轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法
本专利技术涉及一种汽车密封系统部件领域，特别涉及一种基于有限元法的轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法。
技术介绍
轿车窗台外侧密封条作为轿车密封条系统的重要组成部分，其安装位置在车门钣金与车窗玻璃中间。轿车窗台外侧密封条还属于镶嵌型密封条，它具有夹持结构和倒钩结构并镶嵌在车门钣金的翻边上。因此，在装配过程中，需要外力使密封条装配到预期安装位置，这个外力被称为插入力。为了装配方便，往往期望插入力越小越好。而在装配完成后，为了防止密封条在使用过程中脱落，则需要一个力使密封条紧紧地固定在车门钣金上，这个力被称为夹持力。为了保证装配可靠，又期望夹持力越大越好。因此，如何确定及平衡插入力与夹持力，是轿车窗台外侧密封条设计的重要难点。在以往的开发设计过程中，往往是依靠样品加工并测试相关性能指标。这种方法不仅开发周期较长、成本高，而且测试结果的精确程度还取决于测试方法的合理性和数据采集装置的精度高低。通过CAE技术对轿车窗台外侧密封条的装配性能进行计算，为密封条的设计提供指导，这对于提高轿车密封条设计质量和设计效率都具有十分重要的意义。要通过CAE技术计算得到轿车窗台外侧密封条的装配性能指标，首先必须建立准确的有限元模型。在已发表的文献中，对于密封条装配性能方面的研究仅限于U型密封条。由于密封条结构不同，建模方法及边界条件的处理都存在有一定的局限性，所述分析方法并不适用于轿车窗台外侧密封条装配性能的计算。
技术实现思路
本专利技术考虑了轿车窗台外侧密封条的结构特点，提出了其装配性能的计算方法。根据轿车窗台外侧密封条的主要构成材料，依次建立了TPE和钢带两种材料的材料模型。根据轿车窗台外侧密封条长度方向尺寸远大于另外两个方向尺寸的结构特点，选用了平面二维模型对其装配性能进行分析。通过对比各种类型单元特点，为TPE选用了CPE4RH单元，为钢带选用了CPE4R单元。根据轿车窗台外侧密封条的实际装车情况和试验情况，对接触方式及边界条件作了相关处理。该计算方法能够准确地计算轿车窗台外侧密封条的装配性能指标，为密封条的设计提供指导，提高轿车密封条设计质量和设计效率，节约开发成本。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法，包含以下步骤：1)利用三维建模软件UG建立轿车窗台外侧密封条的三维几何模型，在轿车窗台外侧密封条的三维几何模型上创建一个几何平面，并通过该几何平面对轿车窗台外侧密封条的三维几何模型进行体拆分；2)利用拆分后的三维几何模型，抽取出截面上各部件的边线，得到轿车窗台外侧密封条的截面曲线，并根据截面曲线生成轿车窗台外侧密封条的横截平面；3)根据材料试验，建立轿车窗台外侧密封条的材料本构模型；4)利用Hypermesh软件对轿车窗台外侧密封条的横截平面划分有限元网格并设置单元类型；5)参照轿车窗台外侧密封条三维几何模型的外部轮廓，创建一个二维、平面线的刚体平面，并忽略车门钣金的变形，将其外部轮廓曲线定义为二维、平面线的刚体平面。6)导入ABAQUS软件中定义接触方式及设置边界条件，最终建立轿车窗台外侧密封条装配性能分析的二维有限元模型，并生成ABAQUS软件的求解器能够识别的输入文件；7)将输入文件提交给ABAQUS软件的求解器，设置求解参数进行计算，得到仿真结果文件，利用ABAQUS后处理模块对仿真结果文件进行后处理，提取相关数据并画图保存。进一步地，所述步骤1)中创建的几何平面需垂直于三维几何模型上的特征线。进一步地，所述步骤3)中，利用平面拉伸试验和单轴压缩试验得到TEP材料模型参数，利用静态单轴拉伸试验得到钢带材料模型参数。进一步地，所述步骤4)中，划分有限元网格时，对密封条唇边部分进行简化，并选用0.1mm×0.1mm的四边形网格。进一步地，所述步骤4)中，划分有限元网格时，为TPE选用平面应变、线性缩减积分、杂交实体单元，为钢带选用平面应变、线性缩减积分实体单元，并设置平面应变厚度为100mm。进一步地，所述步骤5)中，在刚体平面与轿车窗台外侧密封条的横截面简化网格模型之间保留1.6mm的间隙。进一步地，所述步骤6)中，定义车门钣金与轿车窗台外侧密封条的横截面简化网格模型的接触为面面接触，选择车门钣金为主面，横截面简化网格模型为从面，并选择有限滑移公式；定义刚性平面与横截面简化网格模型的接触为面面接触，选择刚性平面为主面，所述横截面简化网格模型为从面，选择有限滑移公式。进一步地，所述步骤6)中，约束刚体平面所有自由度，限制密封条X向和Y向位移，由此来约束密封条X向和Y向自由度；车门钣金仅有Y向的自由度，其它方向的自由度固定；用刚度为0.1N/mm的低刚度弹簧对定位凸台表面所有节点进行约束，由此来约束密封条绕Z轴旋转自由度。进一步地，所述步骤7)中，提取分析过程中系统伪应变能（ALLAE）与系统弹性应变能（ALLSE）的值，绘制系统伪应变能与系统弹性应变能的比值曲线；提取装配性能分析过程中密封条在不同插入位移下的插入力和装配完成后的夹持力，并绘制密封条插入力—位移曲线。与现有技术相比，本专利技术有以下积极效果：1）根据轿车窗台外侧密封条几何模型，可准确地预测该密封条在安装过程中的插入力以及在安装完成后的夹持力，有效地提高了设计质量和设计效率，为轿车窗台外侧密封条的优化设计提供参考依据。2）在轿车窗台外侧密封条装配性能计算中，建立了二维有限元模型，具有建模简单且能够有效地节约计算成本的优点，较大地提高了计算效率。3）在轿车窗台外侧密封条装配性能计算中，参照其几何模型的外部轮廓，创建一个二维、平面线的刚体平面，约束刚体平面所有自由度并用刚度为0.1N/mm的低刚度弹簧对密封条绕Z轴旋转自由度进行约束，使密封条既能够自由调整位置又不会产生刚体位移，较为准确地模拟了轿车窗台外侧密封条实际装车情况。4）所述的计算方法，同样适用于U型密封条，可分析的密封条结构类型比现有计算方法更多。附图说明图1为本专利技术所述轿车窗台外侧密封条装配性能计算方法的流程示意图；图2为轿车窗台外侧密封条的三维几何结构模型；图3为图1的拆分三维几何模型；图4为图1的横截面几何模型；图5为钢带材料有效应力-应变曲线图；图6为图2横截面的有限元网格模型；图7为图6的简化网格模型；图8为轿车窗台外侧密封条装配性能计算二维有限元模型；图9为计算过程中伪应变能与弹性应变能的比值曲线；图10为轿车窗台外侧密封条插入力与位移曲线；图中：1、三维几何模型，2、几何平面，3、刚性平面，4、车门钣金，1-1、钢带，1-2、TPE，1-3、唇边，1-4、定位凸台，1-5、横截面简化网格模型。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例对本
技术实现思路
作进一步详细描述。根据附图1给出的轿车窗台外侧密封条装配性能计算方法的流程示意图所示，一种轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法，包括以下步骤：(1)利用三维建模软件UG建立轿车窗台外侧密封条的三维几何模型1，在其三维几何模型1上创建一个图2所示的几何平面2，且几何平面2垂直于三维几何模型1上的特征线；通过该几何平面2对三维几何模型1进行体拆分，结果如图3所示；(2)利用拆分后的三维几何模型，抽取出截本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法，其特征在于，包含步骤：1) 利用三维建模软件UG建立轿车窗台外侧密封条的三维几何模型（1），在轿车窗台外侧密封条的三维几何模型（1）上创建一个几何平面（2），并通过该几何平面对轿车窗台外侧密封条的三维几何模型（1）进行体拆分；2) 利用拆分后的三维几何模型，抽取出截面上各部件的边线，得到轿车窗台外侧密封条的截面曲线，并根据截面曲线生成轿车窗台外侧密封条的横截平面；3) 根据材料试验，建立轿车窗台外侧密封条的材料本构模型；4) 利用Hypermesh软件对轿车窗台外侧密封条的横截平面划分有限元网格并设置单元类型；5)参照轿车窗台外侧密封条三维几何模型（1）的外部轮廓，创建一个二维、平面线的刚体平面（3），并忽略车门钣金（4）的变形，将其外部轮廓曲线定义为二维、平面线的刚体平面；6) 导入ABAQUS软件中定义接触方式及设置边界条件，最终建立轿车窗台外侧密封条装配性能分析的二维有限元模型，并生成ABAQUS软件的求解器能够识别的输入文件；7) 将输入文件提交给ABAQUS软件的求解器，设置求解参数进行计算，得到仿真结果文件，利用ABAQUS后处理模块对仿真结果文件进行后处理，提取相关数据并画图保存。...

【技术特征摘要】
1.一种轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法，其特征在于，包含步骤：1)利用三维建模软件UG建立轿车窗台外侧密封条的三维几何模型（1），在轿车窗台外侧密封条的三维几何模型（1）上创建一个几何平面（2），并通过该几何平面对轿车窗台外侧密封条的三维几何模型（1）进行体拆分；2)利用拆分后的三维几何模型，抽取出截面上各部件的边线，得到轿车窗台外侧密封条的截面曲线，并根据截面曲线生成轿车窗台外侧密封条的横截平面；3)根据材料试验，建立轿车窗台外侧密封条的材料本构模型；4)利用Hypermesh软件对轿车窗台外侧密封条的横截平面划分有限元网格并设置单元类型；5)参照轿车窗台外侧密封条三维几何模型（1）的外部轮廓，创建一个二维、平面线的刚体平面（3），并忽略车门钣金（4）的变形，将其外部轮廓曲线定义为二维、平面线的刚体平面；6)导入ABAQUS软件中定义接触方式及设置边界条件，最终建立轿车窗台外侧密封条装配性能分析的二维有限元模型，并生成ABAQUS软件的求解器能够识别的输入文件；7)将输入文件提交给ABAQUS软件的求解器，设置求解参数进行计算，得到仿真结果文件，利用ABAQUS后处理模块对仿真结果文件进行后处理，提取相关数据并画图保存。2.根据权利要求1所述的轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法，其特征在于：所述步骤1)中创建的几何平面（2）需垂直于三维几何模型（1）上的特征线。3.根据权利要求1所述的轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法，其特征在于：所述步骤3)中，利用平面拉伸试验和单轴压缩试验得到TEP（1-2）材料模型参数，利用静态单轴拉伸试验得到钢带（1-1）材料模型参数。4.根据权利要求1所述的轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法，其特征在于：所述步骤4)中，划分有限元网格时，对密封条唇边部分（1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旻，谭孟，上官文斌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44