基于MARC的无框车型侧围密封条仿真优化

郭在良

1　引言

无框车型侧围饰条密封条多为泡管状结构，在雨水冲洗过程中容易出现局部露水。

本文采用CAE方法对侧围饰条密封条与玻璃及侧围钣金的搭接变形进行仿真，以验证是否存在露水的风险。

2　橡胶材料模型

2.1　实心橡胶材料模型

实心橡胶材料作为弹性体，是不可压缩的，在大变形的情况下，它是非线性弹性变形。

在以上假设基础上，选用Mooney提出的材料模型应变能函数：

其中C1和C2是两个弹性常数，由试验来确定。和分别是

其中为Cauchy-Green左变形张量第一不变量Cauchy-Green 左变形张量的第一

和第二不变量

2.2　发泡橡胶材料模型

发泡橡胶的变形因为包括材料本身的变形和发泡孔隙的变形两个部分

模型采用Ogden提出的发泡橡胶的材料模型应变能函数：

其中：

该模型适用于大变形、高度非线性的弹性材料，同样适用于高度可压缩性性材料，能够准确反映发泡橡胶的材料特性。

2.3　几何模型

用来描述密封条压缩的有限元模型是密封条截面的平面应变

图1　密封条及环境件截面模型                 图2  密封条网格模型

2.4　几何特性选择

对于密封条压缩变形，可以认为变形方式是平面应变，因此可以简化为二维仿真。在二维仿真中常用的单元有三角形单元和四边形单元，三角形单元对分析区域的边界逼近得较好，但是它的变形性能不好，所以一般常采用四边形单元。 单元尺寸选取0.1 至 0.3mm，可以在密封条变形较多的地方及表面接触区域进行足够的网格细分。

2.5　边界条件及接触关系的建立

将侧围外钣金、侧围饰条和玻璃设置成刚体；

将挡水密封条、顶条密封条设置成变形体

挡水密封条表面除了自接触处，还与侧围外钣金接触，同时与侧围饰条接触；

顶条密封条表面除了自接触外，还与玻璃接触，同时与侧围饰条接触；

顶条密封条的软橡胶与硬橡胶在交接处为粘接关系；

图3 密封条变形后的形状

图4 挡水密封条压缩载荷曲线图

图5顶条密封条压缩载荷曲线图

2.6　结果分析

侧围饰条挡水密封条与顶条密封条装配后的变形分析结果如图3所示；其中无网格的为密封条变形前的形状，有网格的为密封条变形后的形状；挡水密封条压缩载荷见图4；顶条密封条压缩载荷见图5；

挡水密封条的压缩载荷为16.3N/100mm，挡水密封条与侧围外钣金的接触为面接触，能有效防水；

顶条密封条的压缩载荷D0状态为14.4N/100mm，D0-2状态为13.8N/100mm，D0+2状态为16.5N/100mm，顶条密封条与玻璃的接触为面接触，能有效防水；

3　 结论

用非线性分析密封条横截面，仿真验证压缩载荷及变形情况，能有效解决潜在的压缩载荷太小导致漏水问题或压缩载荷太大影响关门及侧围饰条变形等问题，也能利用其变形情况解决其与周边件变形后相匹配的效果，相比制作软模样件密封条即能省去密封条的加工成本，又能加快开发进度。

参 考 文 献

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