文章背景

關(guān)閉汽車車門所需的關(guān)門力會影響客戶對于汽車質(zhì)量的看法，如果需要太高的關(guān)門速度，客戶可能會對汽車產(chǎn)生負(fù)面看法，并且也可能會產(chǎn)生令人不愉快的關(guān)門噪音。大多數(shù)汽車制造商的對車門密封件的設(shè)計目標(biāo)是，在滿足防風(fēng)防雨和隔音的要求同時，需要以相對較低的力度就能關(guān)閉車門。

密封件對關(guān)閉汽車車門所需的力度有重大影響。初始密封件的截面輪廓在于車身板件接觸時，有一定的變形以避免出現(xiàn)褶皺和破裂等問題。設(shè)計密封條的截面輪廓是非常昂貴和耗時的，因此Standard Profil多年來，一直使用?？怂箍?a style='color: blue;display:inline;border:none;' target='_blank' href='http://www.hzchechuang.cn/soft/' onclick="HitLog('工業(yè)軟件','http://www.hzchechuang.cn/soft/')" >工業(yè)軟件的Marc非線性有限元軟件來模擬車門關(guān)閉過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)門時，每單位長度的密封件會產(chǎn)生關(guān)門力。該模擬還預(yù)測了密封件填充車門和相鄰的車身鈑金件之間的間隙能力。

面對挑戰(zhàn)

一位Standard Profil的客戶咨詢是否可以通過模擬完整的關(guān)門過程來預(yù)測關(guān)門所需的初始速度。門的關(guān)閉是門上各部件之間的復(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。空氣滯留效應(yīng)是指當(dāng)車門關(guān)閉時，它會將空氣推入車內(nèi)，如果這時車窗和其他車門是關(guān)閉狀態(tài)，則會增加車內(nèi)的壓力，進而對車門的關(guān)閉產(chǎn)生一定的空氣阻力。止回連桿是一種在多個位置保持車門打開的裝置，目的是防止車輛在坡道上車門自動關(guān)閉，止回連桿有幾個凹槽，這些凹槽會對車門關(guān)閉產(chǎn)生阻力扭矩，因此在模擬車門關(guān)閉時，必須考慮這些凹槽。

解決方案

Standard Profil與Bias Engineering簽訂關(guān)于車門關(guān)閉分析的合同。關(guān)門過程中涉及的大位移需要多體運動學(xué)仿真。Bias Engineering的仿真工程師Hunkar Yurt說：“我們選擇了海克斯康工業(yè)軟件的Adams多體運動學(xué)軟件，是因為它具有強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計算施加到系統(tǒng)的力，當(dāng)計算空氣阻力時，這種功能在計算時非常有用。”在門鎖的位置將其建模為力單元，該力單元隨著撞針相對于門鎖的位置而變化。鉸鏈摩擦是通過在門上沿運動的相反方向施加3.7 Nm的靜扭矩來模擬?？諝庾枇π?yīng)通過文獻中的1D方法進行建模。產(chǎn)生的扭矩有用戶定義的子程序計算，并作用于車門鉸鏈。工程師使用Adams的試驗設(shè)計模塊進行分析，用來確定關(guān)門的速度最小為820 mm/s。 

Marc密封條模型                                   Adams車門模型

Marc密封條的壓縮載荷

Bias工程師隨后做了進一步研究，使用Adams-Marc聯(lián)合仿真功能，通過實時計算密封件的載荷和變形來提高仿真精度，而不是依賴于CLD提供的近似值。這個聯(lián)合仿真被認(rèn)為是第一個模擬車門動態(tài)關(guān)閉的聯(lián)合仿真方案。Adams運行運動學(xué)仿真，然后將仿真結(jié)果傳遞給Marc，繼而Marc進行仿真，并最后將結(jié)果再次傳遞給Adams。最后，Bias工程師開發(fā)了一個Excel界面，使不熟悉Adams和Marc的工程師能夠通過輸入某些參數(shù)即可輕松執(zhí)行聯(lián)合仿真。Yurt說：“在整個聯(lián)合仿真過程中，門的動態(tài)運動由Adams計算，密封條的阻力由Marc計算。通過這種仿真方案，我們相信，在整個密封條可以精細(xì)的建模。以此來進行關(guān)門力的計算?！?/p>

結(jié)果/收益

Standard Profil的設(shè)計總監(jiān)H.Tuncay Yukesel博士說：“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相比，幫助我們在更短的時間內(nèi)，以更低的成本來評估新的密封件，并且可以評估和優(yōu)化更多的設(shè)計方案，以提高車門關(guān)門性能，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和節(jié)約成本?！?/p>

車門開啟角度（°）

車門動能-DOE初始關(guān)門速度