文章背景

關(guān)閉汽車(chē)車(chē)門(mén)所需的關(guān)門(mén)力會(huì)影響客戶對(duì)于汽車(chē)質(zhì)量的看法，如果需要太高的關(guān)門(mén)速度，客戶可能會(huì)對(duì)汽車(chē)產(chǎn)生負(fù)面看法，并且也可能會(huì)產(chǎn)生令人不愉快的關(guān)門(mén)噪音。大多數(shù)汽車(chē)制造商的對(duì)車(chē)門(mén)密封件的設(shè)計(jì)目標(biāo)是，在滿足防風(fēng)防雨和隔音的要求同時(shí)，需要以相對(duì)較低的力度就能關(guān)閉車(chē)門(mén)。

密封件對(duì)關(guān)閉汽車(chē)車(chē)門(mén)所需的力度有重大影響。初始密封件的截面輪廓在于車(chē)身板件接觸時(shí)，有一定的變形以避免出現(xiàn)褶皺和破裂等問(wèn)題。設(shè)計(jì)密封條的截面輪廓是非常昂貴和耗時(shí)的，因此Standard Profil多年來(lái)，一直使用?？怂箍?a style='color: blue;display:inline;border:none;' target='_blank' href='http://www.winwipeout.cn/soft/' onclick="HitLog('工業(yè)軟件','http://www.winwipeout.cn/soft/')" >工業(yè)軟件的Marc非線性有限元軟件來(lái)模擬車(chē)門(mén)關(guān)閉過(guò)程中的密封件的受力變形。密封件使用超彈性材料特性建模，以準(zhǔn)靜態(tài)工況模擬關(guān)門(mén)時(shí)，每單位長(zhǎng)度的密封件會(huì)產(chǎn)生關(guān)門(mén)力。該模擬還預(yù)測(cè)了密封件填充車(chē)門(mén)和相鄰的車(chē)身鈑金件之間的間隙能力。

面對(duì)挑戰(zhàn)

一位Standard Profil的客戶咨詢是否可以通過(guò)模擬完整的關(guān)門(mén)過(guò)程來(lái)預(yù)測(cè)關(guān)門(mén)所需的初始速度。門(mén)的關(guān)閉是門(mén)上各部件之間的復(fù)雜相互作用的結(jié)果，例如鎖、密封條、空氣滯留效應(yīng)、鉸鏈軸和止回連桿等?？諝鉁粜?yīng)是指當(dāng)車(chē)門(mén)關(guān)閉時(shí)，它會(huì)將空氣推入車(chē)內(nèi)，如果這時(shí)車(chē)窗和其他車(chē)門(mén)是關(guān)閉狀態(tài)，則會(huì)增加車(chē)內(nèi)的壓力，進(jìn)而對(duì)車(chē)門(mén)的關(guān)閉產(chǎn)生一定的空氣阻力。止回連桿是一種在多個(gè)位置保持車(chē)門(mén)打開(kāi)的裝置，目的是防止車(chē)輛在坡道上車(chē)門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，止回連桿有幾個(gè)凹槽，這些凹槽會(huì)對(duì)車(chē)門(mén)關(guān)閉產(chǎn)生阻力扭矩，因此在模擬車(chē)門(mén)關(guān)閉時(shí)，必須考慮這些凹槽。

解決方案

Standard Profil與Bias Engineering簽訂關(guān)于車(chē)門(mén)關(guān)閉分析的合同。關(guān)門(mén)過(guò)程中涉及的大位移需要多體運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。Bias Engineering的仿真工程師Hunkar Yurt說(shuō)：“我們選擇了海克斯康工業(yè)軟件的Adams多體運(yùn)動(dòng)學(xué)軟件，是因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的求解器和前后處理器。此外，Adams允許用戶創(chuàng)建用戶自己定義的子程序來(lái)計(jì)算施加到系統(tǒng)的力，當(dāng)計(jì)算空氣阻力時(shí)，這種功能在計(jì)算時(shí)非常有用?！痹陂T(mén)鎖的位置將其建模為力單元，該力單元隨著撞針相對(duì)于門(mén)鎖的位置而變化。鉸鏈摩擦是通過(guò)在門(mén)上沿運(yùn)動(dòng)的相反方向施加3.7 Nm的靜扭矩來(lái)模擬?？諝庾枇π?yīng)通過(guò)文獻(xiàn)中的1D方法進(jìn)行建模。產(chǎn)生的扭矩有用戶定義的子程序計(jì)算，并作用于車(chē)門(mén)鉸鏈。工程師使用Adams的試驗(yàn)設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行分析，用來(lái)確定關(guān)門(mén)的速度最小為820 mm/s。 

Marc密封條模型                                   Adams車(chē)門(mén)模型

Marc密封條的壓縮載荷

Bias工程師隨后做了進(jìn)一步研究，使用Adams-Marc聯(lián)合仿真功能，通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算密封件的載荷和變形來(lái)提高仿真精度，而不是依賴于CLD提供的近似值。這個(gè)聯(lián)合仿真被認(rèn)為是第一個(gè)模擬車(chē)門(mén)動(dòng)態(tài)關(guān)閉的聯(lián)合仿真方案。Adams運(yùn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，然后將仿真結(jié)果傳遞給Marc，繼而Marc進(jìn)行仿真，并最后將結(jié)果再次傳遞給Adams。最后，Bias工程師開(kāi)發(fā)了一個(gè)Excel界面，使不熟悉Adams和Marc的工程師能夠通過(guò)輸入某些參數(shù)即可輕松執(zhí)行聯(lián)合仿真。Yurt說(shuō)：“在整個(gè)聯(lián)合仿真過(guò)程中，門(mén)的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)由Adams計(jì)算，密封條的阻力由Marc計(jì)算。通過(guò)這種仿真方案，我們相信，在整個(gè)密封條可以精細(xì)的建模。以此來(lái)進(jìn)行關(guān)門(mén)力的計(jì)算?！?/p>

結(jié)果/收益

Standard Profil的設(shè)計(jì)總監(jiān)H.Tuncay Yukesel博士說(shuō)：“我們將聯(lián)合仿真的結(jié)果提供給客戶，客戶非常滿意，并因此幫助我們拿下了更多的訂單?，F(xiàn)在的仿真方案和物理試驗(yàn)相比，幫助我們?cè)诟痰臅r(shí)間內(nèi)，以更低的成本來(lái)評(píng)估新的密封件，并且可以評(píng)估和優(yōu)化更多的設(shè)計(jì)方案，以提高車(chē)門(mén)關(guān)門(mén)性能，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和節(jié)約成本?！?/p>

車(chē)門(mén)開(kāi)啟角度（°）

車(chē)門(mén)動(dòng)能-DOE初始關(guān)門(mén)速度