[發明專利]一種車窗密封系統的等效建模及快速評價方法

有效

• 申請號: 201510586476.2
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN105243189B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 朱文峰;周輝;戴元坎;夏國勇;孫俊
• 申請（專利權）人: 同濟大學;申雅密封件有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種車窗密封系統的等效建模及快速評價方法，包括以下步驟：1)根據初步設計的密封條二維截面進行壓縮負荷的有限元分析，獲取密封條內外唇邊的CLD曲線；2)將車窗密封系統等效為離散的非線性剛度彈簧單元，建立密封條等效動力學模型；3)建立車窗鈑金以及車窗升降器的三維模型，并結合密封條等效動力學模型，建立完整車窗升降動力學模型；4)通過對完整車窗升降動力學模型的動力學分析，獲取車窗升降過程密封條對于車窗玻璃的支撐力變化曲線，以及車窗玻璃在密封條約束下的平衡系數，最終結合密封條內外唇邊的CLD曲線輸出密封條設計的快速評估結果。與現有技術相比，本發明具有快速全面評估、簡單有效、降低成本等優點。

技術領域

本發明涉及轎車車窗密封系統數字化設計與制造技術領域，尤其是涉及一種車窗密封系統的等效建模及快速評價方法。

背景技術

車窗密封系統包含金屬類的升降機構和車窗鈑金，以及非金屬類的車窗玻璃和密封膠條。它通過車窗頻繁升降以實現視野調節和通風換熱，是重要的動態密封系統。車速的快速提高以及車型升級對車窗升降順暢平穩性及高速靜音性等汽車品質的直觀感知有更高設計要求，對于車窗密封系統的設計也提出了更高的要求。

車窗密封條對于車窗玻璃的支撐力，是密封條設計的重要指標之一。如果壓縮負荷過小，則密封條不能起到很好的密封作用，致使灰塵、車外噪聲進入車內，影響汽車乘坐舒適性；如果壓縮負荷過大，則會引起車窗玻璃升降的阻滯，同時加劇密封條的磨損，降低密封條壽命。因此，如何獲取升降過程中車窗密封條對車窗玻璃的支撐力，是實現車窗密封條設計快速評估的重要因素。

由于車窗密封條的非規則幾何特征及其非線性的粘彈性材料特征，目前在密封條設計前期，僅僅對密封條二維截面進行有限元分析獲取唇邊的壓縮負荷變形(CLD，Compression Load Deflection)曲線，并以此作為密封條設計評估指標，進而生產出密封條樣品進行裝車試驗，最終確定密封條截面設計。該傳統方法由于只對二維截面進行了設計驗證，往往需要經過多次截面分析—裝車試驗的循環才能最終確定密封條設計，存在周期過長，成本高等不足。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種車窗密封系統的等效建模及快速評價方法，具有快速全面評估、簡單有效、降低成本等優點。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種車窗密封系統的等效建模及快速評價方法包括以下步驟：

1)根據初步設計的密封條二維截面進行壓縮負荷的有限元分析，根據有線元分析的仿真結果進行數據擬合，獲取密封條內外唇邊的CLD曲線；

2)基于功能等效原理和密封條內外唇邊的CLD曲線，將車窗密封系統等效為離散的非線性剛度彈簧單元，建立密封條等效動力學模型；

3)建立車窗鈑金以及車窗升降器的三維模型，并結合密封條等效動力學模型，建立包含車窗密封系統的完整車窗升降動力學模型；

4)通過對完整車窗升降動力學模型的動力學分析，獲取車窗升降過程密封條對于車窗玻璃的支撐力變化曲線，以及車窗玻璃在密封條約束下的平衡系數，最終結合密封條內外唇邊的CLD曲線輸出密封條設計的快速評估結果。

所述有限元分析采用Marc有限元分析方法，具體包括：模擬真實情況下玻璃與密封條的裝配過程，車窗玻璃在-Y方向插入密封條中至裝配深度，分別向+X方向和-X方向平移，從密封條外唇邊和內唇邊的未壓狀態至壓死狀態，提取車窗玻璃在X方向上每一分析步的位移x以及兩側唇邊壓縮負荷F₁數據，采用多項式函數擬合離散的CLD仿真數據，獲取密封條內外唇邊的非線性擬合曲線，即CLD曲線F₁＝f(x)。

所述步驟2)具體為：