资源描述：
《轿车车门密封条压缩变形的计算机仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第19卷 第3期计 算 机 仿 真2002年5月 文章编号:1006-9348(2002)03-0082-03轿车车门密封条压缩变形的计算机仿真122赵建才,万德安,何珊(11上海交通大学机械工程学院,上海200030;21同济大学机械系,上海200092)摘要:利用MARC有限元分析软件,进行密封条的压缩变形模拟分析,为密封条的设计提供了许多有价值的信息:车门关闭力(压缩受力变形响应)、水泄漏(接触压力和密封条形状)。由此可得到综合性能较好的密封条,从而可以提高产品的设计效率,降低开发成本。关键词:密封条;压缩变形;计算机仿真中图分类号:TP391.77文献标识码:A∞1 引
2、言mnW=∑Cmn(I1-3)(I2-3),C00=0(4)密封条在轿车中起到了介质密封、环境隔离和内外装饰m=0,n=0作用。密封条的材质、结构和制造工艺的不同直接影响了其式(1)、(4)即为Mooney-Rivlin模型。因为式(1)的简洁,而得功能性、可靠性和装饰性,从而影响到整车的舒适性能和安到比较多的应用。但是,研究表明,Mooney-Rivlin模型并不全性能。因此,轿车密封件十分重要,已成为评价整车性能是一个有效的橡胶材料模型,因为它不能在所有的变形模式的重要指标之一。为了能提高产品的设计质量和效率,在密下都保持准确[3]。封条产品设计的过程中就要求能保证其功能性、
3、可靠性和装1972年Ogden[3]放弃了以变形张量的不变量作为应变能饰性。传统的全凭经验的设计方法很难保证产品设计的质函数的自变量,直接采用主伸长比λi作自变量,提出了新的量和效率,已不能满足现代汽车工业发展的需要。随着计算橡胶材料模型:机技术、非线性材料力学、有限元方法和计算机图形学的发∞μnααα展,使得在产品生产出来以前就对其变形进行计算机仿真成W=∑α(λ1n+λ2n+λ3n-3)(5)n=1n为可能,从而可以提高产品质量和设计效率,降低开发成本。Ogden模型在形式上比Mooney-Rivlin模型更为简洁,而本文利用MARC有限元分析软件进行了密封条的压缩且在单轴拉
4、伸、纯粹剪切和等比双轴拉伸的试验中得到了验变形模拟分析,为密封条结构的优化与设计提供许多有价值证,是目前准确性较高的不可压缩弹性体的材料模型。因此,的信息。本文的实心橡胶采用Ogden模型。2.1.2 海绵橡胶材料模型2 密封条变形过程的非线性有限元分析海绵胶的变形因为包括材料本身的变形和发泡孔隙的2.1 橡胶材料模型的建立变形两个部分,所以它的材料模型的建立是一个挑战。一个2.1.1 实心橡胶材料模型好的材料模型不仅仅是形式表达上的完美,而且最重要的是橡胶材料作为弹性体,在大变形的情况下,它是非线性能通过简单的试验确定模型中所有的参数。弹性变形。因此,在理论和应用上会有大量数学
5、上的困难。[4]1940年,M.Mooney[1]首次提出了有价值的应变能函数:1962年,Blatz和Ko提出了发泡橡胶的材料模型:W=C1(I1-3)+C2(I2-3)(1)W=μI2+2I3-5(8)2I3其中C1和C2是材料常数,由试验来确定。I1和I2分别是左他们通过对聚氨酯泡沫材料的研究,得到了和试验比较接近Cauchy-Green变形张量的第一和第二不变量:的结果。但是理论分析表明,在单轴拉伸的情况下,Blatz-Ko222I1=λ1+λ2+λ3(2)模型只能适用于λ>2的变形状况。2λ2λ2λ2λ2λ2(3)1972年Ogden[5]同样直接采用主伸长比λ作自变量
6、,提I2=λ12+23+13i出了发泡橡胶的材料模型:[2]1951年,R.S.Rivlin提出了更一般的应变能函数:∞∞μnαααμnβW=∑α(λ1n+λ2n+λ3n-3)+∑β(1-Jn)(7)基金项目:上海汽车工业科技发展基金资助项目(1315A)n=1nn=1n收稿日期:2001-07-31 其中:J=λ1λ2λ3(8)—82— 该模型适用于大变形、高度非线性的弹性材料,同样适第一,对于密封条泡管和与其相对的薄钢板的接触区用于高度可压缩性材料,能够准确反映海绵橡胶的材料特域,用滑动摩擦作用来模拟。这表示表面剪应力不能超过法性,所以本文采用此模型来模拟密封条的压缩变形
7、。向接触应力。这个模型因密封条和相对的闭合钢板表面相2.2 几何模型接触的关键区域而得到保证。变形后的密封条最终形状和用来描述密封条压缩的有限元模型是密封条截面为平更为重要的密封条内的应力受与钢板滑动作用的影响较小。面应变薄片。薄钢板表面假设为刚度无限大的边界。密封第二,对于密封条与密封条夹持部的接触区域,夹持部条沿着其底部与刚体表面两点或多点接触,用来表示薄钢板可视为粗糙度无限大的表面,且表面之间没有分离。这表示的刚性表面可以在两个方向上随意移动以此模拟车门的关两表面接触后不可
