基于Marc的车门密封条接触有限元分析

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1、基于Marc的车门密封条接触有限元分析金标史建鹏（东风汽车公司技术中心）摘要：为解决某轿车车门关闭力超重现象，采用非线性有限元软件MSC.Marc进行计算分析，结果表明车门密封条关闭力超重的主要原因是密封条的下泡管壁厚及其形状以及凸起部位尺寸，通过改进分析，改进后的密封条关闭力比原结构降低了80.3%。关键词：密封条接触有限元分析ContactFiniteElementAnalysisofDoorWeatherStripofPassengerCarsBasedonMarcSoftwareJinBiaoShiJianpeng(DongfengM

2、otorTechnicalCenter)Abstract:Inordertosolvetheproblemwithcloseforceover-loadedofweatherstripsofapassengercardoor,thenonlinearfiniteelementsoftware,MSC.Marc,isappliedtocarryoutcalculationandanalysis.Itisshownbyresultsthatwallthicknessandshapeofthelowerfoamhouseandthesizeofit

3、sraiseareasarethemaincausesofweatherstripsover-loaded.Thecloseforceofimprovedweatherstripsdecreaseby80.3%thanoriginalonebyanalysis.Keywords:WeatherStrip,Contact,FEAMSC.Mentat进行前处理，再利用MSC.Marc求解1前言器进行求解计算以及后处理。MSC.Mentat是新一代非线性有限元分析的前2车门密封条接触有限元分析后处理图形交互界面，直观灵活的多种材料模拟定义和边界条件

4、的定义功能，特别是有关接触定义。2.2密封条有限元模型MSC.Marc是功能齐全的高级非线性有限元软在车门压缩密封条变形过程中，密封条的横截件的求解器，具有及强的结构分析能力，可以处理面厚度远大于其横截面方向的长度，因此可认为变各种线性和非线性结构分析，其结构分析材料库提形方式是平面应变，可按照平面应变问题来建模，供了模拟诸如可压缩、不可压缩橡胶类材料的多种以减小模型的规模，提高分析效率，建模时，将密[1]非线性复杂材料特性的材料模型。封条厚度设置为1mm。由于密封条与车门的相互作用过程中表现出本文利用目前应用较为广泛的前处理软件非常复杂的力

5、学特性，而且密封条材料属于橡胶类Hypermesh对密封条进行网格划分，在多次划分的材料，根据橡胶材料特性，分析中涉及到几何、材基础上，取单元尺寸为0.2mm，然后将模型导入料以及边界条件非线性分析，因此可利用具有强大MSC.Mentat中并进行单元类型设置，选用平面应功能的非线性有限元软件MSC.Marc对密封条进行变实体单元中的Hermann单元，其中，四边形单元了接触分析，以解决车门关闭力超重问题。类型号为80，其单元数3375，三角形单元类型号另外，本文还利用应用广泛的前处理有限元软为155，其单元数180。密封条有限元网格见图1。件

6、Hypermesh对密封条进行了网格划分，然后导入上泡管30.3730.33570.2984Y0.2611Y0.2238车门X0.18652X密封条0.14920.111910.0746下泡管0.0373凸起部位2.195e-6变形后图1密封条有限元网格变形前图2密封条被垂直压缩7mm后的等效总应变图2.3橡胶材料的模型的建立车门密封条为不可压缩的密实橡胶，对于密封16橡胶材料，在大变形的情况下属于非线性弹性变1514形，Marc软件中有多种模型描述不可压缩橡胶材料1312旧方案11力学行为的本构关系，本文采用典型的109新方案Mooney-

7、Rivilin模型来描述橡胶材料的特性：87Force/N6UCI3CI35101012432U——材料的应变能函数；10C10、C01——材料弹性常数，本文分别取8与1314151617181920212。Displacment/mmI1、I2——描述材料变形大小参数。图3密封条结构改进前后的压缩负荷比较2.4接触条件定义从图2可看出，密封条被压缩7mm（对应图3车门相对于密封条而言，刚度无限大，故可视中的13mm）时，33.57%～37.3%的较大应变发生车门为刚性体，并将密封条为可变形体。在变形体在如图所示的区域，而下泡

8、管的应变较小。区域1与刚体的接触过程中，变形体的力和位移是通过与应变较大是因为压缩过程中受到凸起部位的压缩之相接触的刚体的运动产生的，刚体的运动描述通力对该部位的弯