CN106844873A - 用于车门玻璃升降器导轨强度进行cae分析的方法 - Google Patents

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王磊
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唐浩
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Abstract

本发明涉及计算机辅助工程（CAE）技术领域，提供了一种用于对车门玻璃升降器导轨强度进行CAE分析的方法，包括：模型的建立、接触关系的设定、求解方法的设置，可使用任何有限元分析软件来实现。可准确的对车门及玻璃升降器导轨强度进行仿真、模拟，可准确的评估汽车车门及玻璃升降器导轨的强度在使用过程中能否满足要求，是否存在发生破坏的风险，对不合格设计及时进行修改，避免大规模召回事件的发生。

Description

用于车门玻璃升降器导轨强度进行CAE分析的方法
技术领域
本发明涉及计算机辅助工程（CAE）技术及汽车制造技术领域，具体说是一种用于车门玻璃升降器导轨强度进行CAE分析的方法，主要适用于评估汽车车门及玻璃升降器导轨的强度是否能够满足使用要求。
背景技术
汽车车门上的玻璃车窗在日常的行驶过程中会被频繁的使用，同时也会经常出现当玻璃升到顶之后继续按动开关使其保持上升趋势，或者当玻璃降到底之后继续按动开关使其保持下降趋势的情况，此时由于机构的限位作用玻璃已经无法运动，升降电机产生堵转，输出扭矩会突然增大，车门及升降机构所受内力也会随之比正常运动时大幅增加，对结构产生比较严重的影响。
如果车门及玻璃升降器导轨结构设计不合理，在反复进行少数次甚至单次此类操作后，车门及升降器导轨机构就会发生破坏，包括滑轮脱落、车门内板产生不可恢复的变形或者升降器导轨产生不可恢复的变形等。
以往只能通过实验的手段来避免针对此工况的设计缺陷，需要反复修改结构并生产样件进行实验，花费大量的研发成本，更重要的是多次修改结构、生产样件、进行实验的时间周期比较长，浪费更宝贵的时间成本。
利用CAE 技术对对车门及玻璃升降器导轨强度进行分析，可以准确的对结构强度进行评估，如果不满足使用要求则可以快速的对设计方案进行优化和重新计算、评估，可以极大的缩短设计时间，降低试验和开发成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于车门玻璃升降器导轨强度进行CAE分析的方法，从根本上解决了开发成本高、设计周期长等问题，通过实验的方法来判断车门玻璃升降器导轨强度是否满足使用要求，其具有方法简便、分析成本低等优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：该用于车门玻璃升降器导轨强度进行CAE分析的方法，其技术要点是，包括以下步骤：
步骤1）建立包含玻璃升降器导轨的车门模型、玻璃升降器及玻璃，按照实际的连接关系建立焊点和胶粘连接；
步骤2）建立必要的特殊单元，尤其拉线必须使用TRUSS单元；
步骤3）建立接触关系，车门内、外板的包边区域建立绑定接触，导轨滑轮与导轨之间建立绑定接触，拉线与导轨和拉线与管套之间建立通用接触，拉线与滑轮之间建立接触对，升降器与导轨、升降器与玻璃之间建立自接触；
步骤4）在电机附近的拉线上施加强制位移来使升降器机构运动；
步骤5）施加约束，约束车门铰链及门锁位置的全部自由度；
步骤6）对模型整体施加重力场；
步骤7）求解设置，使用显式动力学分析方法，并考虑大变形影响，计算600ms时长，监测电机扭矩的变化并输出单元的应力；
步骤8）将获得的计算结果通过任意有限元后处理软件打开，可查看模型任何位置的应力；重点对玻璃升降器导轨的强度进行评估，判断其应力是否在材料可接受的强度范围内，以保证升降机构满足使用要求，降低发生破坏的风险。
所述步骤2）包括以下步骤：
步骤a）所有套管内的拉线使用TRUSS单元来模拟，电机滑轮与壳体直接建立BEAM单元来进行连接，在每个套管端部建立弹簧-阻尼单元；
步骤b）在每个套管端部建立的弹簧-阻尼单元内施加预紧力，使整根拉线张紧。
通过在电机处施加强制位移的方法，使升降器机构运动，监测电机扭矩；当电机扭矩与实际电机堵转扭矩相等时，计算终止，保留并输出此前的所有计算结果。
本发明的有益效果：可不通过实验的手段就能准确的对结构强度进行评估，对不合格的结构进行优化改进，重新计算、评估直至满足使用要求，极大程度上缩短了产品开发周期，降低开发成本，确保了结构的安全性和可靠性，预防了车门及升降器结构强度不足的缺陷。
附图说明
图1为本发明建立的车门及玻璃升降器模型的示意图。
附图标记说明：1车门内板、2升降器导轨、3玻璃升降器、4玻璃、5玻璃滑道、6导轨滑轮、7拉线、8拉线套管、9电机滑轮、10电机及支架、11车门铰链、12门锁、13套筒端部预紧弹簧。
具体实施方式
以下结合图1，通过具体实施例详细说明本发明的内容。该用于车门玻璃升降器导轨强度进行CAE分析的方法，包括以下步骤：
步骤1）建立包含玻璃升降器导轨2的车门模型、玻璃升降器3及玻璃4，按照实际的连接关系建立焊点和胶粘连接；
步骤2）建立必要的特殊单元，尤其拉线必须使用TRUSS单元；
步骤a）所有套管8内的拉线7使用TRUSS单元来模拟，电机滑轮9与壳体10直接建立BEAM单元来进行连接，在每个套管端部13建立弹簧-阻尼单元；
步骤b）在每个套管端部建立的弹簧-阻尼单元内施加预紧力，使整根拉线张紧。
步骤3）建立接触关系，车门内板1、外板的包边区域建立绑定接触，导轨滑轮6与导轨2之间建立绑定接触，拉线7与导轨2和拉线7与拉线套管8之间建立通用接触，拉线7与导轨滑轮6及电机滑轮9之间建立接触对，升降器3与导轨2、升降器3与玻璃4之间建立自接触；
步骤4）在电机10附近的拉线上施加强制位移来使升降器机构运动；
步骤5）施加约束，约束车门铰链11及门锁位置12的全部自由度；
步骤6）对模型整体施加重力场；
步骤7）求解设置，使用显式动力学分析方法，并考虑大变形影响，计算600ms时长，监测电机扭矩的变化并输出单元的应力；
步骤8）将获得的计算结果通过任意有限元后处理软件打开，可查看模型任何位置的应力。重点对玻璃升降器导轨的强度进行评估，判断其应力是否在材料可接受的强度范围内，以保证升降机构满足使用要求，降低发生破坏的风险。
通过在电机处施加强制位移的方法，使升降器机构运动，监测电机扭矩；当电机扭矩与实际电机堵转扭矩相等时，计算终止，保留并输出此前的所有计算结果。
其中步骤1）~7）可以借助ANSA、HYPERMASH或者ABAQUS等任何通用有限元前处理软件来实现；步骤8）可以借助ANSA、HYPERVIEW或者ABAQUS等任何通用有限元后处理软件来实现。
为了能够成功并准确的计算结构的受力分析，需要建立一些必要的特殊单元，本实施例采用如下步骤来实现：通过在电机处施加强制位移的方法，使升降器机构运动，监测电机扭矩。当电机扭矩与实际电机堵转扭矩相等时，计算终止，保留并输出此前的所有计算结果。

Claims (3)

1.一种用于车门玻璃升降器导轨强度进行CAE分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）建立包含玻璃升降器导轨的车门模型、玻璃升降器及玻璃，按照实际的连接关系建立焊点和胶粘连接；
步骤2）建立必要的特殊单元，尤其拉线必须使用TRUSS单元；
步骤3）建立接触关系，车门内、外板的包边区域建立绑定接触，导轨滑轮与导轨之间建立绑定接触，拉线与导轨和拉线与管套之间建立通用接触，拉线与滑轮之间建立接触对，升降器与导轨、升降器与玻璃之间建立自接触；
步骤4）在电机附近的拉线上施加强制位移来使升降器机构运动；
步骤5）施加约束，约束车门铰链及门锁位置的全部自由度；
步骤6）对模型整体施加重力场；
步骤7）求解设置，使用显式动力学分析方法，并考虑大变形影响，计算600ms时长，监测电机扭矩的变化并输出单元的应力；
步骤8）将获得的计算结果通过任意有限元后处理软件打开，可查看模型任何位置的应力；重点对玻璃升降器导轨的强度进行评估，判断其应力是否在材料可接受的强度范围内，以保证升降机构满足使用要求，降低发生破坏的风险。
2.根据权利要求1所述用于车门玻璃升降器导轨强度进行CAE分析的方法，其特征在于，所述步骤2）包括以下步骤：
步骤a）所有套管内的拉线使用TRUSS单元来模拟，电机滑轮与壳体直接建立BEAM单元来进行连接，在每个套管端部建立弹簧-阻尼单元；
步骤b）在每个套管端部建立的弹簧-阻尼单元内施加预紧力，使整根拉线张紧。
3.根据权利要求1所述用于车门玻璃升降器导轨强度进行CAE分析的方法，其特征在于：通过在电机处施加强制位移的方法，使升降器机构运动，监测电机扭矩；当电机扭矩与实际电机堵转扭矩相等时，计算终止，保留并输出此前的所有计算结果。
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