【正文】 計(jì)和模具等電加工機(jī)床計(jì)算機(jī)間進(jìn)行局域聯(lián)網(wǎng),大大縮短了汽車密封條的研制開發(fā)周期,也顯著提高了密封條研制開發(fā)的技術(shù)水平。密封條產(chǎn)品的原材料，有EPDM、PVC、熱塑性彈性體如TPV等。有發(fā)動(dòng)機(jī)艙密封條、風(fēng)擋密封條、側(cè)門密封條、行李艙密封條、天窗密封條。（3）粘合固定法：采用膠粘劑或填入膩?zhàn)又苯訉⑾鹉z密封條與金屬粘合，工藝簡(jiǎn)單，效率高且牢固，一般采用的膠粘劑和膩?zhàn)邮荍X一19膠粘劑，它具有較好的初始粘力，在常溫下不需要加壓可進(jìn)行粘合，或推薦用SL一4多用途結(jié)構(gòu)膠粘劑，其耐熱老化、耐濕老化、耐溫度交變、耐振動(dòng)性好，可作非片面粘合固定用，也可以用JN一8風(fēng)窗密封膠，它以一種解聚丁基橡膠為主體，并配入低分子量的聚異丁烯及填充物，用于汽車擋風(fēng)玻璃和膠條的密封，能防風(fēng)、防水、防寒，也可以用JN一(S一2)密封膠,即以液態(tài)聚硫橡膠為主體，適用于門窗的頂面和立面粘合固定操作用。橡膠密封條的斷面結(jié)構(gòu)一般包括密封和安裝兩個(gè)主體部分，有時(shí)也在產(chǎn)品剖面加有備注裝飾面的要求，如植絨、涂膜等，密封部分根據(jù)密封空間位置及其大小，起密封部分的受壓方向和最適宜的壓縮量來進(jìn)行設(shè)計(jì)或選型；安裝部分則取決于固定部位尺寸的大小和固定的方式，固定方式為嵌入固定、機(jī)械(鉚釘)固定和粘合固定等。對(duì)車身上的門、窗、孔蓋等活動(dòng)部位之間的配合間隙進(jìn)行密封，稱為動(dòng)態(tài)密封。本文主要的研究對(duì)象為車門與門框之間的密封?？▕A式是將金屬或塑料的卡夾植入密封條中，再將卡夾插入車門側(cè)板的孔口中，從而實(shí)現(xiàn)密封條固定。在設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)考慮車門在關(guān)閉狀態(tài)下，密封條是如何接觸受力和被壓縮的，應(yīng)保持壓縮接觸面和接觸方向的一致性，這一點(diǎn)與車門的形狀和鉸鏈的位置有關(guān)。作為生產(chǎn)工具的載貨汽車，為了提升其性價(jià)比，通常我們都安裝一道密封條。海綿橡膠泡管柔軟并且富有彈性，騎著受壓變形，卸壓反彈的功能。由于周邊密封條的住主要是阻擋的作用，所以周邊密封條不需要有比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)了。3）周邊密封條2（下文以此名稱指安裝在鉸鏈附近的密封條）由整車企業(yè)提供的數(shù)據(jù)。根據(jù)福特的研究結(jié)果，密封條的壓縮載荷占了關(guān)門力的大約30%到50%，這就是說密封條的壓縮量太大將會(huì)使關(guān)門力變大，而使關(guān)門變得困難，這將影響消費(fèi)者的使用心情，對(duì)汽車的銷售造成不利影響?？垡欢饲度氲桨惭b腔體內(nèi)，另一端卡入車門上的安裝孔內(nèi)。當(dāng)今密封條的生產(chǎn)都采用連續(xù)擠出硫化的工藝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的也有采用模具注射的方式生產(chǎn)。擠出成型模要充分考慮到型口每一部位的膠料擠出阻力與流量的關(guān)系，一定要使擠出的膠料均勻，如某一部位流量大就會(huì)引起某一部位斷面厚薄不均，是壓出速度不平衡而造成半成品彎曲或起波紋，可在口型后面加一“壓腳”以增加該部位的壓出阻力，使壓出平衡。由于橡膠密封條具有可連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)，因此適用于多種熱載體的硫化，如鹽浴硫化、熱空氣烘道硫化、高頻硫化、玻璃微珠沸騰床硫化、輻射電子束硫化、遠(yuǎn)紅外硫化等。因此，孔徑擠壓時(shí)，最佳尺寸必須大于車門與車體間自由空間尺寸公差。圖37 門洞密封條的斷面結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸周邊密封條有前面的結(jié)論選用的是單泡管帶唇邊結(jié)構(gòu)。有限元法起源于上世紀(jì)四十年代初期。他們的研究工作從復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析中發(fā)展出了有限元的雛形。有限元法把求解區(qū)域看作由許多小的在節(jié)點(diǎn)處相互連接的子域(單元)構(gòu)成，其模型給出基本方程的分片（子域）近似解。離散后單元節(jié)點(diǎn)的設(shè)置、性質(zhì)和數(shù)目應(yīng)根據(jù)問題的性質(zhì)、描述變形形態(tài)的需要和計(jì)算精度而定（一般情況下，單元?jiǎng)澐衷郊?xì)則描述變形情況越精確，即越接近實(shí)際變形，但計(jì)算量也越大）。有限元法與傳統(tǒng)的力學(xué)方法有很大差別，正是這種差別，使得它能夠把許多難以求解的問題變的容易處理：（1）由于可任選單元體的形狀和尺寸，故可以“組拼”出形狀復(fù)雜的機(jī)械零件。由于其所涉及問題和算法基本上是來源于工程實(shí)際，應(yīng)用于工程中，其解決工程實(shí)際問題的能力愈來愈強(qiáng)。在結(jié)構(gòu)力學(xué)模型中非線性的來源有三種：材料的非線性、邊界的非線性、幾何的非線性。然而，如果端部的撓度較大，結(jié)構(gòu)的形狀乃至其剛度都會(huì)發(fā)生改變。同時(shí)在有限元分析中通常都會(huì)有接觸、摩擦等邊界條件。ABAQUS在不斷豐富其有限元分析的前后處理模塊,也是建模、分析和仿真的人機(jī)交互平臺(tái)一ABAQUS/CAE的功能的同時(shí),還與其他的CAD、CAE軟件廠商直接合作,開發(fā)嵌入式第三方求解器,如CATIA V5和AVL Excite。該模塊的許多獨(dú)特功能與特點(diǎn),例如CAE建模方式、參數(shù)化建模、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等都極大地方便了用戶。該模塊的用途是模擬海上結(jié)構(gòu),例如海洋石油平臺(tái)或船體。（8）CAD模型接口ABAQUS可以提供CATIA VCATIA VIDEAS、Parasolid、Pro/ENGEER等產(chǎn)品的模型接口,方便客戶將在上述產(chǎn)品中建立的各種CAD模型導(dǎo)入ABAQUS的求解器中作分析。 （52） （53）1951年，： （54）式（51），（54）即為MooneyRivlin模型。一個(gè)好的材料模型不僅僅是形式表達(dá)上的完美，而且最重要的是能通過簡(jiǎn)單的試驗(yàn)確定模型中所有的參數(shù)。同時(shí)由于在使用中密封條的骨架度壓縮變形基本無影響，可以將金屬骨架當(dāng)做剛體處理。mm2)αnβn1表1海綿橡膠材料常數(shù)EPDM密實(shí)橡膠不可壓縮特性通常由Mooney提出的應(yīng)變能密度函數(shù)來表征：其中CC2是材料常數(shù)，密實(shí)橡膠的材料常數(shù)用非線性最小二乘法擬合單軸拉伸和平面剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。下面為幾根密封條的分析結(jié)果圖51 優(yōu)化前門冬密封條的壓縮變形，位于密封條泡管轉(zhuǎn)角的大變形處。圖55 優(yōu)化前周邊密封條2的變形圖通過有限元分析我們可以得出，周邊密封條2在關(guān)門后在凹面存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中。圖512 優(yōu)化后的周邊密封條1變形云圖同優(yōu)化前的周邊密封條1變形云圖比較，與優(yōu)化前相比有明顯下降。當(dāng)然這些都可以用理論的計(jì)算來進(jìn)行驗(yàn)證。（3） 周邊密封條2：優(yōu)化前g=λ1F +λ2σ =+= 優(yōu)化后g=λ1F +λ2σ=+=得到與門洞密封條一樣的結(jié)果，所以優(yōu)化后密封條性能更好。位置為密封條變形后應(yīng)變不大的區(qū)域?，F(xiàn)對(duì)本文做以下幾點(diǎn)總結(jié)：（1）對(duì)密封條進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹；（2）簡(jiǎn)單地介紹了有限元技術(shù)；（3）介紹了橡膠的材料模型；（4）采用ABAQUS對(duì)密封條進(jìn)行了非線性的有限元分析；（5）對(duì)密封條的初始設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，使之能更適合于工程實(shí)際。衷心的感謝**********公司重汽部門，提供了研究課題，同時(shí)在公司各位領(lǐng)導(dǎo)與同事的精心指導(dǎo)下，才使得本論文能夠成功的完成。傳統(tǒng)的密封條設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為密封條的設(shè)計(jì)提供了新的方法。3～216。即優(yōu)化后的密封條更好。與優(yōu)化前有明顯的降低。圖57 門洞密封條優(yōu)化后結(jié)構(gòu)圖58 周邊密封條1優(yōu)化后結(jié)構(gòu)圖59 周邊密封條2優(yōu)化后結(jié)構(gòu)圖510 門洞密封條優(yōu)化后變形云圖上圖為門洞密封條優(yōu)化后的變形圖，對(duì)比圖51可看出下泡管的壓縮明顯變小，上泡管變形量增大，同時(shí)上泡管與密封面的接觸長(zhǎng)度也增大。密封主要由唇邊與鈑金的接觸負(fù)責(zé)。接觸后的移動(dòng)量為車門關(guān)閉時(shí)密封條的壓縮量。取n=3，其材料常數(shù)見表1。因此密封條可簡(jiǎn)化為平面問題,此類問題為平面應(yīng)變問題。通過選取合適的αn和un，可以由 Ogden 模型得到 MooneyRivlin 模型，即可以把 MooneyRivlin 模型看作Ogden 模型的一個(gè)特例。： （51）其中C1和C2是材料常數(shù)，由試驗(yàn)來確定。ABAQUS For CATIA(ABAQUS/AFC)保持和沿用CATIA V5部件、虛擬部件和安裝等概念,并充分利用幾何和分析模型之間的內(nèi)在聯(lián)系。以上兩種分析模塊可無縫集成，輸入文件的格式相同,并可以互相傳遞結(jié)果數(shù)據(jù)。該模塊還可以進(jìn)一步將生成的模型投入到后臺(tái)的分析模塊運(yùn)行,對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理。ABAQUS不但可以做單一零件的力學(xué)和多物理場(chǎng)的分析,同時(shí)還可以做系統(tǒng)級(jí)的分析和研究。橡膠材料本身又是非線性材料，本構(gòu)關(guān)系復(fù)雜，無法像一般金屬材料那樣僅需幾個(gè)系數(shù)便可以描述材料特性。例如，考慮在端部豎向加載的懸臂梁。線性分析只是一種方便的近似，它對(duì)于設(shè)計(jì)來說通常是足夠的。通過不斷修改圖形和反復(fù)計(jì)算，能夠使設(shè)計(jì)質(zhì)量大幅度提高。通過求解該剛度方程可以得出各個(gè)單元的位移，再利用單元分析得到的關(guān)系可以求出單元應(yīng)力及其應(yīng)變。這個(gè)把連續(xù)體劃分為離散結(jié)構(gòu)的過程稱為有限元的離散化，也叫單元?jiǎng)澐帧Ｗ鳛槔糜?jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬分析的方法，有限元法自上世紀(jì)50年代出現(xiàn)，經(jīng)過20多年的發(fā)展，到70、80年代在理論上已比較成熟，作為工程結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力強(qiáng)度析的有效工具，有限元法在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，有限元的計(jì)算結(jié)果己成為各類工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能分析的可靠依據(jù)，成為最強(qiáng)有力的數(shù)值分析方法之一。后來，許多數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家由于各種原因都涉及過有限元的概念。圖39 周邊密封條2的斷面結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸本章介紹了門密封條的一些技術(shù)，并對(duì)門密封條進(jìn)行了初始的設(shè)計(jì)，涉及材料、安裝。在以上的計(jì)算范圍之內(nèi)。在最佳條件下密封條起密封作用，密封部分的尺寸變形量為孔徑1/3到1/2。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展對(duì)密封膠條也提出越來越高的質(zhì)量要求，除在連續(xù)硫化設(shè)備中采用復(fù)合機(jī)頭的復(fù)合型橡膠密封條生產(chǎn)以，還要求表面植絨，提高裝飾的密封性和美感。用成型模，連續(xù)壓出的制品尺寸不是收縮而是膨脹。周邊密封條1安裝在側(cè)圍上，周邊密封條2安裝在車門上。在密封條的安裝部，還有延伸的唇邊，起遮蔽和裝飾的作用。壓縮變形是密封條實(shí)現(xiàn)密封性能的方式，由于密封條材料的原因，密封條的壓縮變形并不是越大越好。由以上數(shù)據(jù)可以得到：密封間隙的最大值與最小值相差較小，同時(shí)密封面的過渡很平緩無大的變化，所以為了降低汽車的生產(chǎn)成本，這里采用等截面的密封條。由于門洞密封條是安裝在鈑金的接頭處，所以需要有夾持部分；同時(shí)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，需要密封的間隙都在15mm以上，根據(jù)企業(yè)的標(biāo)注，這里密封條泡管形式采用雙炮管。門洞密封條不僅要保證密封性，還要承受關(guān)門時(shí)的沖擊力，因此它要有彈性，也要有韌性主要由密實(shí)橡膠基體和海綿橡膠泡管兩部分組成。圖32 密封條的裝配固定方式圖33 門密封條的斷面形式現(xiàn)代汽車對(duì)密封的性能要求越來越高，在所有提升車門密封性能的方法中，增加密封條的道數(shù)能明顯的提高密封性能，但是增加密封條的道數(shù)會(huì)增加整車的成本，將使汽車售價(jià)升高，所以多道密封條主要應(yīng)用在高檔轎車上。鑲嵌式密封條一般用于車門和艙蓋等部位的密封。車門密封條根據(jù)其裝配固定方式一般有粘著式、嵌入式、卡夾式和鑲嵌式，粘著式是采用粘接劑將密封條固定在密封部位，粘著面應(yīng)平整，多用于車門和窗框上。本章介紹了密封條的發(fā)展，及密封條產(chǎn)業(yè)和運(yùn)用的現(xiàn)狀，初步介紹了門密封條。防止腐蝕介質(zhì)侵蝕車身板件密封性設(shè)計(jì)。海綿壓出制品截面和長(zhǎng)度尺寸公差按ISO3302一6執(zhí)行。（2）機(jī)械固定法：此方法雖然牢固可靠，但工序復(fù)雜，成本高，多用于載重汽車和大型客車上。為了保證密封條的各項(xiàng)性能，通常會(huì)在原料中添加各種添加劑，像抗氧化劑、防老劑、特種配合劑、軟化劑等，但添加劑的量應(yīng)該進(jìn)行控制，以不影響膠料的性能為準(zhǔn)。膠帶長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中而不產(chǎn)生裂紋，所以對(duì)材料提出了耐臭氧老化的要求。汽車密封條的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)過十多年來圖加工、測(cè)繪設(shè)計(jì)和來樣仿制的初級(jí)設(shè)計(jì)階段后,近年來數(shù)家先進(jìn)企業(yè)己經(jīng)成功推廣應(yīng)用了飯金件的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)帶自主獨(dú)立設(shè)計(jì)密封條三維數(shù)字模型,做到了與新型汽車的同步設(shè)計(jì),同步開發(fā),現(xiàn)己不需要密封條來圖來樣,真正研制出我國(guó)自行開發(fā)設(shè)計(jì)的汽車密封條。直到上個(gè)世紀(jì)20年代末才出現(xiàn)運(yùn)用橡膠材料來制造密封條的技術(shù)。本文將采用有限元分析的方法對(duì)載貨汽車門密封條進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。但在中國(guó)國(guó)內(nèi)具有這些技術(shù)能力的企業(yè)只有少數(shù)的幾家而已，這將對(duì)我國(guó)的密封條生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生非常不利的影響，為了提高我國(guó)汽車密封條行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)水平，這里我將使用先進(jìn)的有限元分析軟件ABAQUS對(duì)密封條的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并提出優(yōu)化的方案。由于門密封條安裝部位的特殊性，這就對(duì)密封條的材料選擇產(chǎn)生了很大限定，當(dāng)今的門密封條主要才要EPDM橡膠材料。為了提升我國(guó)密封條企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。載貨汽車門密封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)40 / 45摘要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要的支柱產(chǎn)業(yè)在近年內(nèi)得到了快速的發(fā)展。但是近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)、非線性材料力學(xué)、有限