CN112052519A - 一种汽车侧拉门预变形设计及分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车侧拉门预变形设计及分析方法,首先通过3D数据建立汽车侧拉门的有限元模型,确定边界条件和密封条刚度曲线,分析计算侧拉门关闭后密封胶条受到侧拉门挤压状态时侧拉门不同位置的变形量,然后将该变形值反向叠加至最初的侧拉门模型中进行预变形处理,最终得到汽车侧拉门预变形。该变形处理方法可在车门关闭时有效降低车门的变形程度,从而提高车门边框与车身轮廓的匹配度,进而提高车门的密封性、防水性以及降噪能力,并使整车外观更加协调美观且提高开发的可靠性及效率。
Description
技术领域:
本发明属于车门受力研究技术领域,特别涉及一种汽车侧拉门预变形设计及分析方法。
背景技术:
汽车车门的精度直接影响着车门的密封、外观及关闭力性能,普通的汽车车门在关闭时,车门处密封胶条在起到密封作用的同时还会对车门有一个垂直方向的载荷,导致车门在关闭状态时上部出现外张,为了避免这种情况必须对车门关闭时所受载荷大小和车门的变形程度进行分析,从而来调整车门部件的结构达到改善车门的受力状态的效果。很多研究人员选择通过降低密封条刚度或车门刚度来减小车门的变形,但这两种方式都会降低车门的密封性能和安全性能,也有一些技术人员采用车门预变形的手段来解决这种问题,但是大多数的预变形量都是依靠经验方法选取,往往不能精确的计算出具体数值,准确性较差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容:
本发明的目的在于如何解决普通的汽车侧拉门在关闭状态时受到来自密封条的垂直载荷导致门体外张变形的问题,提供一种汽车侧拉门预变形设计及分析方法。该预变形侧拉门在关闭后降低车门的变形程度,提高车门密封性,降低风噪,提高防水性,提高车门与车身轮廓匹配度,并使整车外观更加协调美观且提高开发的可靠性及效率。
为实现上述目的,本发明提供了一种一种汽车侧拉门预变形设计及分析方法,该侧拉门主要包括门体(1)、限制车门关闭时车身和车门相对运动的主锁(2)和副锁(3)、嵌于侧拉门边起密封防水效果的密封胶条(4);所述侧拉门在开启时有向内弯折的预变形,通过设计适当量的预变形抵消车门关闭时受密封胶条的垂直载荷导致的车门外张变形,实现车门整体开关的平顺。
优选地,上述技术方案中,侧拉门在开启时有向内弯折的预变形具体为:所述侧拉门的上三角部位沿预弯轴线(5)向车门内侧弯折变形,车门关闭后抵消弯折,恢复车门整体的平顺。
优选地,上述技术方案中,预弯轴线(5)为车门前侧顶点和后侧中点的连线。
优选地,上述技术方案中,内侧弯折变形为沿预弯轴线弯折,预弯值为车门后侧上方顶点处的变形值。
优选地,上述技术方案中,抵消弯折为侧拉门在关闭后,预变形的结构受到密封条的反作用力后恢复成平顺的状态。
优选地,上述技术方案中,主锁(2)限制车门关闭时车门与车身水平和垂直方向的运动;所述副锁(3)位于主锁上方,限制车门关闭状态下车门运动的同时,抵御车门上部的外张变形。
优选地,上述技术方案中,前处理软件中可用CONNECTOR_ ELASTICITY模拟主锁(2)、副锁(3)并约束相关方向的运动。
优选地,上述技术方案中,密封胶条(4)使用三元乙丙材料,嵌于车门边缘,起到密封、防水、降噪作用。
优选地,上述技术方案中,在前处理软件中采用点对面接触NODE-TO-SURFACE或面对面接触SURFACE-TO-SURFACE模拟密封条胶条,其中采用NODE-TO-SURFACE接触,在PERS-OVER TABLE卡片里定义力与密封条压缩量刚度曲线来模拟密封条特性,采用SURFACE-TO-SURFACE接触,在PERS-OVER TABLE卡片里定义压力与密封条压缩量刚度曲线来模拟密封条特性。
优选地,上述技术方案中,采用以下步骤实现:
步骤一:建立侧拉门和密封胶条的有限元模型;
步骤二:实验测量得出密封胶条的刚度曲线;
步骤三:将车门重力和密封胶条压缩的反作用力作为载荷加载到侧拉门模型中,并设置车门主锁和上下导轨分别约束车门运动的边界条件;
步骤四:有限元分析计算得出侧拉门的变形量,并将这里得出的值作为车门预变形的值反向叠加至最初的车门有限元模型中得到预变形侧拉门模型;
步骤五:综合考虑副锁对车门变形的约束,通过测量得出副锁受垂直车门方向的力,对侧拉门再次进行步骤四的分析过程,得出车门在副锁约束下的变形量,将该变形量代入最初的侧拉门模型中进行预变形;
步骤六:对比有无副锁的情况下车门变形情况的不同,发现在有副锁约束的情况下对车门进行预变形为最佳方案。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、车身平顺性好:该侧拉门的上三角部位向车门内侧弯折变形,使得车门关闭后能够补偿来自密封胶条的垂直载荷造成的车门外张,在车门关闭状态下保持车门结构的平顺性,提高车门窗框与车身轮廓匹配度,使整车外观更加协调美观。
2、耐久使用性好:普通的车门在关闭状态下会出现外张的现象,长时间的结构变形会降低车门的抗疲劳性能,缩短车门的使用寿命。经过预弯处理的车门在关闭状态下保持平顺的结构,提高车门的耐久性。
3、密封性能好:经过预变形的车门在关闭状态下与密封胶条的有效接触面积增大,使得密封胶条的密封性得到显著的提高,更好的降低风噪、提高防尘防水性能。
附图说明:
图1:预变形结构汽车侧拉门的结构示意图。
具体实施方式:
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其它元件或其它组成部分。
一种汽车侧拉门预变形设计及分析方法,包括门体1、限制车门关闭时车身和车门相对运动的主锁2和副锁3以及嵌于侧拉门边起密封防水效果的密封胶条4。车门主锁2和副锁3均在车门的同侧,配合使用。
主锁2限制车门关闭状态下车门与车身水平和垂直方向的运动。
副锁3位于主锁2上方,限制车门关闭状态下车门运动的同时,抵御车门上部的外张变形。密封胶条5材料为三元乙丙,用于车门和车窗密封处。
侧拉门的上三角部位向车门内侧沿预弯轴线5弯折变形,使得车门关闭后恢复车门的平顺。使得车门与车身更加贴合。
侧拉门的是以车门前侧顶点和后侧中点连线为预弯轴线5进行弯折变形。
内侧弯折变形是沿预弯轴线5弯折0.3°- 0.6°,具体数值可根据车门实际受力变形计算得出。
侧拉门在关闭后,预变形结构受到密封条的垂直载荷后恢复成平顺状态。
该侧拉门在开启状态下有向内弯折的预变形,具体的实施方式为以下步骤:
步骤一:建立侧拉门和密封胶条的有限元模型,其中该侧拉门重量为27.68kg。
步骤二:实验测量得出密封胶条的刚度曲线。
步骤三:将测量的密封胶条的刚度曲线值(前处理软件中可采用NODE-TO-SURFACE(点对面接触)或SURFACE-TO-SURFACE(面对面接触)模拟,其中采用NODE-TO-SURFACE接触,在PERS-OVER TABLE卡片里定义力与密封条压缩量刚度曲线来模拟密封条特性,采用SURFACE-TO-SURFACE接触,在PERS-OVER TABLE卡片里定义压力与密封条压缩量刚度曲线来模拟密封条特性)加载到侧拉门模型中,施加重力场,并设置车门主锁和上下导轨分别约束车门运动的边界条件。
步骤四:有限元分析计算得出侧拉门的变形量,并将这里得出的值作为车门预变形的值反向叠加至最初的车门有限元模型中得到预变形侧拉门模型,这里计算出车门的预弯值为7mm。
步骤五:综合考虑副锁对车门变形的约束,这里通过测量得出副锁受垂直车门方向110.47N的力,对侧拉门再次进行步骤四的分析过程,得出车门存在副锁约束时的变形量,将该变形量代入最初的侧拉门模型中进行预变形,这里计算出车门的预弯值为1.343mm。
步骤六:对比有无副锁时车门变形情况的不同,发现在有副锁约束的情况下对车门进行预变形为更佳方案。
本发明预变形结构的汽车侧拉门,在车门关闭状态下,预变形的部位受到密封胶条的垂直作用力而变得平整,避免了普通车门在关闭状态下车门外张的现象。长时间的外张会降低车门的抗疲劳性能,缩短车门的使用寿命。本发明预变形结构汽车侧拉门很好的解决了这一问题,提高了车门的抗疲劳性,耐久性,也提高了车门与车身的轮廓匹配度,整车外观更加协调美观,同时使得车门与密封胶条的接触变的更加紧密,很好的提高了密封胶条的密封性能、防水防尘性能,更好的降低风噪等。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。 这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。 本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种汽车侧拉门预变形设计及分析方法,该侧拉门主要包括门体(1)、限制车门关闭时车身和车门相对运动的主锁(2)和副锁(3)、嵌于侧拉门边起密封防水效果的密封胶条(4);所述侧拉门在开启时有向内弯折的预变形,通过设计适当量的预变形抵消车门关闭时受密封胶条的垂直载荷导致的车门外张变形,实现车门整体开关的平顺。
2.根据权利要求1所述的汽车侧拉门预变形设计及分析方法,其特征在于:所述侧拉门在开启时有向内弯折的预变形具体为:所述侧拉门的上三角部位沿预弯轴线(5)向车门内侧弯折变形,车门关闭后抵消弯折,恢复车门整体的平顺。
3.根据权利要求2所述的汽车侧拉门预变形设计及分析方法,其特征在于:预弯轴线(5)为车门前侧顶点和后侧中点的连线。
4.根据权利要求3所述的汽车侧拉门预变形设计及分析方法,其特征在于:内侧弯折变形为沿预弯轴线弯折,预弯值为车门后侧上方顶点处的变形值。
5.根据权利要求2所述的汽车侧拉门预变形设计及分析方法,其特征在于:抵消弯折为侧拉门在关闭后,预变形的结构受到密封条的反作用力后恢复成平顺的状态。
6.根据权利要求1所述的汽车侧拉门预变形设计及分析方法,其特征在于:所述主锁(2)限制车门关闭时车门与车身水平和垂直方向的运动;所述副锁(3)位于主锁上方,限制车门关闭状态下车门运动的同时,抵御车门上部的外张变形。
7.根据权利要求1或6所述的汽车侧拉门预变形设计及分析方法,其特征在于:前处理软件中可用CONNECTOR_ ELASTICITY模拟主锁(2)、副锁(3)并约束相关方向的运动。
8.根据权利要求1所述的汽车侧拉门预变形设计及分析方法,其特征在于:密封胶条(4)使用三元乙丙材料,嵌于车门边缘,起到密封、防水、降噪作用。
9.根据权利要求1或8所述的汽车侧拉门预变形设计及分析方法,其特征在于:在前处理软件中采用点对面接触NODE-TO-SURFACE或面对面接触SURFACE-TO-SURFACE模拟密封条胶条,其中采用NODE-TO-SURFACE接触,在PERS-OVER TABLE卡片里定义力与密封条压缩量刚度曲线来模拟密封条特性,采用SURFACE-TO-SURFACE接触,在PERS-OVER TABLE卡片里定义压力与密封条压缩量刚度曲线来模拟密封条特性。
10.根据权利要求1所述的汽车侧拉门预变形设计及分析方法,其特征在于:采用以下步骤实现:
步骤一:建立侧拉门和密封胶条的有限元模型;
步骤二:实验测量得出密封胶条的刚度曲线;
步骤三:将车门重力和密封胶条压缩的反作用力作为载荷加载到侧拉门模型中,并设置车门主锁和上下导轨分别约束车门运动的边界条件;
步骤四:有限元分析计算得出侧拉门的变形量,并将这里得出的值作为车门预变形的值反向叠加至最初的车门有限元模型中得到预变形侧拉门模型;
步骤五:综合考虑副锁对车门变形的约束,通过测量得出副锁受垂直车门方向的力,对侧拉门再次进行步骤四的分析过程,得出车门在副锁约束下的变形量,将该变形量代入最初的侧拉门模型中进行预变形;
步骤六:对比有无副锁的情况下车门变形情况的不同,发现在有副锁约束的情况下对车门进行预变形为最佳方案。
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