汽车密封条结构CAE优化.doc

文档介绍：汽车密封条结构CAE优化
作者:戴元坎关建民
摘要:简介了计算机辅助试验(CAE)技术在汽车密封条结构优化中的应用。CAE技术模拟汽车密封条的理论基础是,实心胶为不可压缩或可轻微压缩材料,其应力应变性能用Mooney或Ogden模型模拟;海绵胶为可压缩材料,其应力应变性能用Foam模型模拟。应用CAE技术分析汽车密封条安装困难及装车状态下起皱和唇边外翻等问题的原因并对密封条进行结构优化,效果很好。
关键词:汽车密封条;计算机辅助试验;结构分析;应力应变性能;模型模拟
汽车密封条使用的橡胶材料(包括实心胶和海绵胶)为高度非线性粘弹性材料,而密封条在使用过程中处于可变接触状态,且其变形为大变形,因此必须用高度非线性
有限元分析方法和程序来准确描述和模拟密封条的变形状态。本课题采用计算机辅助试验(CAE)技术中的MARC程序对汽车密封条结构进行优化分析。
1 汽车密封条橡胶材料模型及性能测试和参数拟合
(1)材料模型
汽车密封条橡胶材料的实心胶被看作不可压缩或可轻微压缩材料,其应力应变性能可用Mooney或Ogden模型模拟;海绵胶为可压缩材料,其应力应变性能可用Foam模型模拟。
Mooney模型:
式中,W为应变函数,I1和I2为应变不变量,C10,C01,C11,C20和C30为因
数,λ1,λ2和λ3为主应变比。
式中,N一般取3(最大为10),μn和αn为橡胶材料常数,J为压缩体积比,K为体积模量。
(2)性能测试
实心胶基础性能测试项目有:单轴拉伸、单轴压缩、双轴拉伸和平面剪切;海绵胶基础性能测试项目有:单轴拉伸、单轴压缩、双轴拉伸、平面剪切、体积压缩和厚度变化。
(3)参数拟合
对于二维平面分析,密封条实心胶选用不可压的四节点平面应变Herrmann单元80号单元,海绵胶和金属骨架选用四节点平面应变全积分单元模拟;对于三维立体分析,密封条实心胶选用八节点六面体Herrmann单元84号单元,海绵胶和金属骨架选用八节点六面体全积分单元7号单元模拟。
通过基础性能测试得到应力应变曲线后,利用MARC程序提供的材料参数曲线拟合功能,即可拟合得出所需的各种材料参数。
(4)可变接触问题处理
汽车密封条的接触为可变接触,其CAE分析采用基于直接约束法的接触算法。直接约束法对于大面积接触以及事先无法预知接触发生区域的接触问题,程序能根据物体的运动约束和相互作用自动探测接触区域,施
加接触约束。
2 CAE技术在汽车密封条结构优化中的应用
2 1 高级轿车顶饰密封条
为解决某结构高级轿车顶饰密封条安装困难的问题,对其安装方式进行了多