有限元技术在汽车密封条结构优化设计中的应用

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1、有限元技术在汽车密封条结构优化设计中的应用付治存(上海长安汽车工程技术有限公司，上海201114)摘要：主要论述有限元技术在汽车密封条结构优化中的应用。以ABAQUS有限元软件为基础，对密封条进行非线性有限元分析，获得密封条压缩变形形状、接触面上的压应力以及压缩受力变形特性，为进行密封系统的精益设计提供参考。关键词：有限元技术；密封条：优化设计ApplicationofFEMintheOptimizationDesignofAutomobileSealFUZhicun。(AutomotiveEngineeringI

2、nstituteofChang’anAutomobileCo．，Ltd．，Shanghai201114，China)Abstract：TheapplicationofFEMintheoptimizationdesignofautomobilesealwasintroduced．ThenonlinearFEManalysisofautomobilesealwascarriedoutbyusingtheFEMsoftwareABAQUS．Theautomobilesealcompressiondeformationsh

3、ape，stressanddeformationcurvesweregained．Itprovidesreferenceforthedesignofthesealingsystem．Keywords：Finiteelementtechnology；Seal；Optimizationdesign0引言2密封条有限元技术随着消费者对汽车乘坐舒适性的要求不断提高。防振、隔密封条有限元技术是通过将离散化的密封条结构赋予材料噪等密封性能方面的要求也越来越重要。借助有限元技术在设力学性能，并应用有限元方法进行密封条刚度、强度和

4、疲劳寿计阶段预先对密封条结构进行分析评价，提供改进优化措施．命分析的一种方法。可以大幅降低产品的试制频次，提高产品的设计成功率．为密封性能的改善提供有力保证。文中以ABAQUS有限元软件为基2．1密封条的几何结构础，应用有限元技术对某车型门框密封条进行分析评价。考察门框密封条由EPDM密实橡胶、EPDM海绵橡胶和金属骨密封条在压缩过程中的变形、受力等情况，并对密封条结构进架3个部分组成，如图I所示。行优化，以满足设计目标要求。1软件简介ABAQUS被广泛认为是功能最强的有限元分析软件之一．特别是在非线性分析领域。其

5、技术和特点更是独树～帜．它融结构、传热学、流体、声学、电学以及热固耦合、流固耦合、热电耦合、声固耦合于一体，可以分析复杂的固体力学、结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。但是它在复杂的实体模型建模方面相对较弱．因此如果只用ABAQUS去完成复杂模型的建立、网格划分和求解比较困难。法国达索公司开发的CATIA软件是目前最流行的实体建模软件之一，它具有强大的实体建模和曲面造型功能鉴于此，对于复杂模型的有限元分析，可以在CATIA软件中建立实体模型，通过ABAQUS软件与CATIA之间的接口

6、，把模型导入到ABAQUS中进行网格划分、材料属性设置以及求解等操图1门框密封条横截面几何模型作。在这样一个有限元分析的过程中，不仅发挥了各个软件自身的优势，而且提升了分析的准确性，为复杂模型的有限元分(1)EPDM密实橡胶。硫化在“u”形金属骨架上。主要析提供了一条新思路。用以固定在侧围门洞止口上。收稿日期：2015—05—22作者简介：付治存，男，工程师，主要从事汽车闭合件设计。E-mail：zc3zc@163．COITI。2015．11Automobi1eParts．0．2．7．．．．．．．．．。．．．——研

7、究与开麓(2)EPDM海绵橡胶。海绵橡胶是密封条的最外侧部分，的静水压缩。可得到双轴压缩的变形模式；在单轴压缩的基础车门关闭时直接与车门接触，主要承受车门关闭时的压缩载上叠加静水拉伸可得到双轴拉伸的变形模式；在平面拉伸的基荷，以产生密封性和回弹性，同时还可以弥补车门与车体之间础上叠加平面应变的静水压缩可得到平面压缩的变形模式。间隙的不均匀性。实际运用过程中，由于双轴拉伸、平面剪切、体积压缩数(3)金属骨架。在“u”形件中起夹持加强作用，并使密据不容易测得．所以提供完整的材料力学性能数据比较困难。封条在压缩变形过程中

8、保持正确的形状。多数情况下仅提供单轴拉伸(压缩)数据，这是目前做密封条有限元分析采用最多的、也是相对容易得到数据的方法。2．2EPDM橡胶力学属性进行密封条有限元分析之前首要的工作是获取EPDM海绵2．3EPDM橡胶材料本构关系橡胶和密实橡胶的材料力学性能数据，数据越全面，表征的橡不同于金属材料仅需要几个参数描述其材料特性．橡胶材胶材料越真实。而据此设计的结