基于Marc的汽车车门密封条有限元分析
基于Marc的车门密封胶条优化设计
0引言进入21世纪以来，中国的汽车工业得到了飞速发展，一方面，从2009年起，中国的汽车产量和销量一直居全球第一；另一方面，人们对汽车的乘坐舒适性有了越来越高的要求。
然而，密封胶条作为车身的重要功能件与结构件，其性能的好坏直接影响到整个车身的使用性能与乘坐性能，因此越来越受到重视，许多汽车厂商已经开始认识到密封胶条设计的好坏直接关系到该产品在汽车市场的占有份额。
所以，针对密封胶条进行专项研究十分必要。
密封条在轿车中对车身的防尘密封、隔振降噪及内外装饰发挥着不可替代的作用。
由于密封胶条的几何非线性、材料非线性及接触非线性特征，所以其不同的材料类型、结构及装配工艺都会直接影响其功能性、可靠性和装饰性，最终对用户的驾乘体验造成直接影响。
为了提高产品的开发效率和质量，同时保证密封胶条的功能性、可靠性及装饰性。
过去试制、实验认证、再试制全凭经验的试错方法已经很难保证产品设计的质量和效率，未来也将被汽车工业所淘汰。
随着计算机运行速度的提高、非线性材料力学和有限元思想理论的发展，使得工程师可以利用非线性有限元软件在产品开发前期对产品的结构进行全工况真仿优化，减少了不必要的时间与材料浪费。
本文利用非线性有限元分析软件，针对上汽通用五菱股份有限公司的某款开发车型的车门密封条，仿真分析了车门关闭过程中胶条的压缩负荷曲线和变形过程，根据设计经验发现压缩力数值过大，因此对密封胶条截面泡管厚度进行减薄，减小了胶条的压缩负荷，最后通过关门速度实验验证了车门关闭速度满足要求。
1有限元分析模型的建立1.1材料的本构模型橡胶是超弹性材料，在大几何变形的条件下，表现出很强的非线性特征，因此其材料本构模型的推导经历了很长的时间。
20世纪40年代初，M.Mooney第一次提出了橡胶基于Marc的车门密封胶条优化设计谢贵山，韩启明（上汽通用五菱股份有限公司，广西柳州541007）【摘要】随着国内汽车工业的快速发展，消费者已经不仅仅满足于汽车的功能性要求，对乘坐舒适性也有了更高的标准。
基于Marc的车门密封条接触有限元分析
新模型
旧模型
图 4 新、旧密封条几何模型对比
4
结论
通过新旧两方案对比分析可知，新方案比旧方
案的压缩负荷减小了 80.3%，表明通过改变壁厚及 形状可明显改善车门关闭力。
参考文献
[1] 陈火红.Marc 有限元实例分析教程[M],2002.4.
16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
旧方案 新方案
Force/N
13 14 15 16 17 18 19 20 21
Displacment/mm
图 3 密封条结构改进前后的压缩负荷比较 从图 2 可看出，密封条被压缩 7mm（对应图 3 中的 13mm）时，33.57%～37.3%的较大应变发生 在如图所示的区域，而下泡管的应变较小。区域 1 应变较大是因为压缩过程中受到凸起部位的压缩 力对该部位的弯矩造成的，上泡管的区域 2 和 3 应 变较大也是由于受到较大弯矩造成的，表明上泡管 及凸起部位主要承受压缩负荷。 图 3 中， 横坐标为相对图 2 坐标系下车门 X 方 向的位置，即初始位置与压缩量的差值，纵坐标为 密封条对车门的反作用力即压缩负荷。 由图 3 可知， 压缩负荷与压缩量的关系为非线性关系，旧方案密 封条垂直压缩 7mm 时的最大压缩负荷为 14.49N。 该压缩负荷即密封条压缩变形产生的阻力，它是引 起车门关闭力超重的主要因素之一，因此对其进行 结构改进以减小车门关闭力。
Abstract: In order to solve the problem with close force over-loaded of weather strips of a passenger car door, the nonlinear finite element software, MSC.Marc, is applied to carry out calculation and analysis. It is shown by results that wall thickness and shape of the lower foam house and the size of its raise areas are the main causes of weather strips over-loaded. The close force of improved weather strips decrease by 80.3% than original one by analysis. Key words: Weather Strip, Contact, FEA MSC.Mentat 进行前处理，再利用 MSC.Marc 求解
基于有限元法的轿车后门刚度分析
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1
引
言
。
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用 传 统 的设 计 方 法 通 常 需 要 进 行 大 量 的试 验
，
内河 船 舶 及 航 运 学 术 会 议
应崇福
．
19 9 8
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超声 学 [M
] 北 京 科 学 出版 社
．
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杨建国_ ， J、 波 分 析 及 其 工 程 应 用 [ M ] 北 京 ：机 械 工 业 出 版 社
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2005
．
表
类型
2
测试 结果
随机 在各 类 型 信 号 中分 别抽取
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0 48
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神 经 网 络 工 具 箱 中设 计 出
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《防弹车门防弹性能有限元分析及其结构改进》范文
《防弹车门防弹性能有限元分析及其结构改进》篇一一、引言随着社会的进步和科技的发展，车辆的安全性能越来越受到人们的关注。
防弹车作为特殊车辆的一种，其防弹车门的防弹性能直接关系到乘客的安全。
因此，对防弹车门的防弹性能进行深入的研究和改进显得尤为重要。
本文将通过有限元分析方法，对防弹车门的防弹性能进行分析，并针对其结构进行改进。
二、防弹车门防弹性能有限元分析1. 有限元分析方法简介有限元分析（FEA）是一种利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟的方法。
该方法通过将连续体离散成有限个单元，通过求解各单元的近似解，最终得到整体结构的近似解。
在防弹车门防弹性能的研究中，有限元分析方法能够有效地模拟车辆在受到攻击时的应力分布和变形情况。
2. 防弹车门有限元模型建立在建立防弹车门的有限元模型时，需要考虑到车门的结构、材料、连接方式等因素。
通过合理的网格划分和材料属性的定义，建立出准确的有限元模型。
在模型中，需要定义车门的边界条件和载荷条件，以便进行后续的仿真分析。
3. 仿真分析与结果通过对防弹车门进行有限元仿真分析，可以得到车门在受到攻击时的应力分布、变形情况以及能量吸收情况等。
根据仿真结果，可以评估车门的防弹性能，并找出潜在的改进点。
三、防弹车门结构改进1. 改进方案制定根据有限元分析的结果，制定出针对防弹车门结构改进的方案。
改进方案可以从材料选择、结构优化、连接方式等方面进行考虑。
同时，需要考虑到改进后的车门在保证防弹性能的同时，还需要满足车辆的轻量化、成本等方面的要求。
2. 结构优化与仿真验证在制定出改进方案后，需要对改进后的车门进行仿真分析，验证其防弹性能是否得到提升。
同时，还需要对改进后的车门进行轻量化设计，以满足车辆的性能要求。
通过多次的仿真分析和优化，最终得到满足要求的防弹车门结构。
四、实验验证与结果分析1. 实验验证为了验证有限元分析和结构改进的有效性，需要进行实验验证。
通过将改进后的防弹车门安装在车辆上，进行实际的射击实验，观察车门的防弹性能和变形情况。
基于有限元法的轿车后门刚度分析
基于有限元法的轿车后门刚度分析韦勇;李佳;成艾国【摘要】车门的静态刚度是判断车门结构是否合理的重要指标之一.文中以某款中级轿车的后车门为模型,建立车门有限元模型,利用有限元法在MSC.Nastran中对后车门进行刚度分析,获得后车门刚度薄弱部位,并对后车门的结构进行改进;整个静态刚度分析将为车门结构设计与优化提供理论依据.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】3页(P75-77)【关键词】轿车后车门;有限元法;静态刚度;结构设计与优化【作者】韦勇;李佳;成艾国【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西,柳州,545007;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TP391.77;U463.8341 引言车门是汽车车身的重要构件。
在车门的设计阶段，使用传统的设计方法通常需要进行大量的试验，这个过程需要耗费大量的人力、物力和时间。
随着有限元方法的发展，通过计算机仿真分析，可以提供有效地模拟仿真，从而对车门的设计及改进具有指导意义。
本文针对某款中级轿车的后车门，应用有限元方法对车门在不同工况下的静态刚度进行了分析研究。
通过对车门受力变形的分析，发现车门结构刚度薄弱部位并进行结构改进，为今后车门结构的设计和优化、车门以及整车的轻量化提供依据。
2 车门有限元模型的建立2.1 建立三维几何模型本研究利用有限元法对某款中级轿车的左侧后车门进行静态刚度分析，整个车门由车门外板、车门内板、门窗框、门玻璃导轨、门铰链、门锁、多种加强板以及门窗附件等多个部件组成。
车门内板有玻璃升降器、门锁等附件；车门外板内侧通过防撞杆支撑架安装了防撞杆。
为了装配牢固和增强安全性，车门内外板局部都需加强，所以安装了内板加强板和外板加强板。
基于Marc的汽车密封条有限元分析及二次开发设计
基于Marc的汽车密封条有限元分析及二次开发设计毕业设计题目基于Marc的汽车密封条有限元分析及其二次开发学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自0902学生李清杰学号20090421147指导教师宋卫卫二〇一三年五月二十四日摘要采用非线性有限元分析软件MSC.Marc对车窗和车门密封条受力过程进行分析，并掌握了它们的整个分析过程，对整个分析过程进行进一步的研究和简化，来提高工作效率。
而对于各种不同的密封条的分析有些过程是一样的，因此可以对其进行二次开发，省略其中的繁琐的过程，而MSC.Marc支持Python程序的调用，使用PyMentat模块来建立或修改模型时，Python脚本就会发送一系列命令给MSC.Marc Mentat，这些命令和选择适当的菜单选项时提交的命令是相同的，也就是说Python脚本程序命令MSC.Marc软件执行相应的操作，来进行不同程度的建模、分析以及后处理。
所以采用Python语言进行一系列的编程，简化了车窗和车门密封条的有限元分析过程，而且通过PyMentat模块在Python脚本中使用MSC.Marc Mentat PARAMETERS可以很简单的进行变量的输入，在调用Python程序前可输入要改变的变量，例如受力的大小等。
关键词：MSC.Marc；密封条；python程序；有限元分析ABSTRACTBy using the nonlinear finite element analysis software MSC.Marc for window and door seal force process analysis, and grasp the whole analysis process are simplified, and further research on the whole process of analysis, to improve work efficiency.Analysis of sealing strip for a variety of some process is the same, so it can be two times the development of its, omit the tedious process, while the MSC.Marc Python program to support the call, to create or modify the model using the PyMentat module, the Python script will send a series of commands to the MSC.Marc Mentat, these commands and select the appropriate options menu to submit orders is the same, that is to say the Python script commands of MSC.Marc software implementation of the corresponding operation, to varying degrees of modeling, analysis and processing. So a series of programming using Python language, simplify the finite element window and door seal analysis process, but also through the PyMentat module in the Python script using the MSC.Marc Mentat PARAMETERS can be very simple for variable input, input to change the variables in the calling Python program, for example, force size etc..Key words：MSC.Marc; seal; Python program; finite element analysis目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (1)1.1 汽车密封条研究背景及意义 (1)1.2 密封条的介绍 (1)1.3 Marc软件的简介 (1)1.4 Python程序简介 (2)2 车窗密封条的有限元分析 (3)2.1 车窗密封条分析参数的确定 (3)2.2 车窗密封条网格模型的建立 (3)2.3 接触条件定义 (5)2.4 车窗密封条分析的后处理结果 (5)3 车门密封条的有限元分析 (7)3.1 车门密封条介绍及分析参数的确定 (7)3.2 车门密封条网格模型的建立 (7)3.3 边界条件定义 (8)3.4 车门密封条分析的后处理结果 (8)4 针对密封条分析的Marc软件的二次开发 (11)4.1 Marc软件与Python联系 (11)4.2 Python开发流程 (11)4.2 Python语言基本应用 (12)4.3 车窗密封条分析的程序代码 (12)5 结论 (17)5.1 总结 (17)5.2 展望 (17)参考文献 (19)致谢 (20)1 前言1.1 汽车密封条研究背景及意义中国汽车的数量越来越多，而中国的汽车制造水平还有很大的提高。
汽车车门有限元分析及综合性能优化
汽车车门有限元分析及综合性能优化钱银超，刘向征，邓卫东，邓赛帮（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）来稿日期：2018-02-06作者简介：钱银超，（1985-），男，安徽砀山人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：汽车车身强度耐久及NVH 仿真分析；刘向征，（1978-），男，山东成武人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：汽车车身结构优化与疲劳仿真分析1引言车门作为轿车的重要部件，具有缓冲来自外部冲击，隔绝外界噪声的作用。
在汽车开发设计过程中，车门的结构性能已然成为评价汽车品质好坏的重要指标。
车门的主要性能指标包括安装点刚度、强度、NVH 、碰撞以及疲劳耐久等，但这些性能并不是完全一致的，有时甚至是相互矛盾的，如何综合把控车门性能一直是行业内研究的热点和难点。
文献[1]利用MSC.Fatigue 软件，基于Miner 累积损伤理论对某车型后门进行开关耐久分析，并对疲劳寿命危险区域进行了优化设计；文献[2]利用瞬态响应法对某微客车车门进行开关强度分析，在此基础上预测疲劳寿命，并对其进行了试验验证；文献[3]采用Ncode 软件对某SUV 车门进行钣金疲劳损伤分析，并与台架开闭耐久试验进行比对，对薄弱位置进行优化。
上述研究都只是对车门疲劳寿命进行优化改进，并没有结合车门其他方面的性能，而关于车门综合性能优化的研究很少。
以某车型前门为研究对象，针对试验过程中玻璃升降器安装区域开裂现象，利用Ncode 软件，基于E-N 法和Miner 累积损摘要：车门是汽车车身中非常重要的功能部件，在日常使用过程中由于反复的开关，其所受应力尚未达到材料许用应力的情况下，局部区域可能产生疲劳裂纹。
以某车型前门为例，针对试验过程中玻璃升降器安装区域开裂问题，对车门结构进行了局部优化设计。
首先，采用ABAQUS/Explicit 求解器模块计算出冲击应力时间历程，并在Ncode 软件中对前门开关耐久进行了虚拟仿真分析，预测疲劳寿命危险区域。
基于Marc 的车门密封条有限元分析
4.1 密封力实验 通过拉伸实验机和密封力工装，对优化后的密封条实物进行
密封力性能测试，测试结果满足密封力要求。
学术 | 制造研究
ACADEMIC
图 5 改进结构密封力曲线图
图 3 原结构密封条关门变形云图 图 4 优化前后结构对比
图 6 改进结构密封条关门变形云图
4.2 装车淋雨实验 密封条装车匹配后变形状态与理论分析基本一致，通过淋雨
供理论依据。
关键词 ：有限元分析 ；密封条 ；车门漏水 ；超弹性材料 ；密封力
中图分类号 ：U465
文献标识码 ：A
0 引言
汽车密封条采用的是三元乙丙橡胶（EPDM）材料，具有良 好的弹性、隔音降噪效果。由于密封条实际装配过程中都是处于 压缩变形状态，设计结构时，密封条和周边环境件往往处于干涉 状态。而干涉量和变形状态对汽车的密封性能起着决定性作用， 设计工程师通常根据经验来对密封条的结构和干涉量进行设计和 优化。这样会大大降低了设计的可靠性，导致后期问题频发，增 加开发成本。
由上述分析结果可知，车门漏水的根本原因是车门拐角处密 封条结构设计不合理导致，故需要对该结构进行优化，在满足密 封力的同时要满足防水排水性能。
图 1 车门密封条变形有限元分析模型
038
AUTO DRIVING & SERVICE 2021 . 06
图 2 原结构密封力曲线图
3 改进设计
3.1 改进后模型 通过以上变形图找出压缩变形不符合的部位，然后对此部位
学术 | 制造研究
ACADEMIC
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基于 Marc 的车门密封条有限元分析
曾伟、尹丽、余伟、陈军闰
（湖北大运汽车有限公司技术中心，十堰 442500）
轿车车门密封条结构的数值分析与改进设计
轿车车门密封条结构的数值分析与改进设计赵健;崔巍升;金涛;郑燕明【摘要】运用非线性连续介质力学理论和有限元分析方法,评估某轿车车门密封条的插拔特性.采用MSC.MARC建立密封条结构模型并进行分析,求得密封条插拔力.分析结果与试验结果的误差在合理范围内,表明了数值模拟方法可以有效求解密封条插拔过程中的高度非线性问题.但两种结果均超出插入力设计值,对密封条结构进行改进后满足了该密封条产品的设计要求.%By applying the theory of nonlinear continuum mechanics and finite element analysis technique, the insertion and withdrawal characteristics of a car door weatherstrip seal are evaluated in this paper. Specifically, by building a model for weatherstrip seal, which is then analyzed with MSC. Marc, the forces required for inserting and withdrawing weatherstrip seal are obtained. The error of analysis compared with test results are within the reasonable range, indicating that the numerical simulation can effectively solve the highly nonlinear problem in weatherstrip seal insertion and withdrawal. However, both results of inserting and withdrawing forces exceed the design value. After the improvement by modifying the structure of weatherstrip seal, it meets the design requirements.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2013(035)002【总页数】4页(P193-196)【关键词】车门;密封条;数值分析;改进设计【作者】赵健;崔巍升;金涛;郑燕明【作者单位】浙江大学化工机械研究所,杭州310027;浙江大学化工机械研究所,杭州310027;浙江大学化工机械研究所,杭州310027;浙江仙通橡塑股份有限公司,台州317300【正文语种】中文前言汽车密封条的主要作用是防水、防尘、减震、隔声和密封，在应用中还要求具有一定的舒适性和装饰性。
Marc有限元分析
1.工程背景：橡胶一词来源于印第安语cau-uchu，意为“流泪的树”。
天然橡胶就是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得。
1770年，英国化学家J.普里斯特利发现橡胶可用来擦去铅笔字迹，当时将这种用途的材料称为rubber，此词一直沿用至今。
橡胶的分子链可以交联，交联后的橡胶受外力作用发生变形时，具有迅速复原的能力，并具有良好的物理力学性能和化学稳定性。
橡胶是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品。
橡胶是介于固体和理想流体之间的一类特殊材料，具有独特的优良特性,如柔韧、耐磨、耐腐蚀、绝热绝缘等, 但是橡胶具有复杂的力学性质,比如对外界的微小作用具有敏感性,施加小载荷即可产生较大变形,其变形响应具有几何非线性与物理非线性的特点,在接触问题中还具有接触边界非线性特点。
在现实中，橡胶材料的应用也越来越广阔，也就我们对各种橡胶模型进行受力分析，找出破坏点，优化结构等等。
这次的课题是有缺口的橡胶平面板在拉伸过程中的位移，应力分布，以及找到应力集中点，找的易被破坏的点。
2.题目：如图所示橡胶缺口实践，宽、高、厚分别为300mm、200mm、1mm，缺口深30mm，材料选择Mooney材料，P=10MPa，C1=8，C2=2。
（1）建模划分单元：划分单元模型（2）有限元分析、位移应力云图:如位移云图所示在图1位置应变最大，如柯西应力、Mises 应力云图所示最大应力出现在缺口顶角和橡胶板的四角处，应力集中。
在模型上延X 轴画一路径，绘出位移延路径变化的曲线，如路径位移曲线所示。
位移云图 柯西应力云图路径1Mises 应力云图 位移路径曲线（3）结果分析：经分系位移分布近似与位移云图所示分布相当，因上边缘有缺口，所以右上角位移相对较大。
应力分布近似与柯西应力、Mises 应力云图所示分布相当，最大位移出现在缺口顶尖，是应力集中的表现。
参考资料：新编Marc 有限元实例教程 成火红 杨剑 编著 机械工业出版社。
基于MSC.Marc的车门密封条安装间隙分析及优化
基于MSC.Marc的车门密封条安装间隙分析及优化作者：吴定凯雷德春来源：《时代汽车》2022年第02期摘要：針对车门密封条在装车过程中存在间隙问题，利用非线性有限元分析软件MSC. Marc建立车门密封条三维仿真模型，分析车门密封条与车门钣金安装间隙的原因，并对车门钣金安装孔间距的进行优化，解决了车门密封条与车门钣金安装间隙问题。
关键词：车门密封条安装间隙有限元分析优化Abstract：Aiming at the installation clearance of door outer seal in the assembly process， the3D simulation model was established by using MSC and Marc， the highly nonlinear analysis software. And its causes of the installation clearance between the door outer seal and the sheet metal were analyzed. And then through the optimization of the clearance between the installation holes，this clearance problem was solved.Key words：door sealing， installation clearance， finite element analysis， optimization车门密封条是安装在车门钣金上，在车门关闭时与车身侧围发生接触变形，起到缓冲作用;同时阻隔车辆内部与外部空气流通，起到防风、防尘、防水和隔声等作用。
车门密封条通过卡扣卡接方式安装在车门钣金上，如果钣金上卡扣安装孔间距设计不合理，车门密封条在安装后会与钣金产生间隙，如图1所示，造成车门密封条密封不严，导致车厢内部内漏风、漏水、噪声增加。
MSC.Marc软件在轿车密封条的应用研究
MSC.Marc软件在轿车密封条的应用研究赵建才，周持兴上海交通大学MSC.Marc软件在轿车密封条的应用研究Application Study on Seal Structure of CarDoor Based on MSC.Marc赵建才周持兴(上海交通大学)摘要: 轿车车门密封条是一种复杂的材料非线性、几何非线性、边界非线性的特殊对象。
为了解决密封条压缩负荷超标问题，本文采用非线性有限元的分析方法与优化设计理论，借助于高速运行的计算机和MSC.Marc软件，对轿车车门密封条进行结构分析和优化设计，并将结构优化后的密封条进行实际生产，获得了比较理想的结果。
关键词:轿车密封条非线性有限元结构优化 MSC.MarcAbstract：The seal of car door is a complicated object, which has many special performances such as material nonlinearity, geometric nonlinearity and nonlinearity of boundary condition. In order to settle the problem that the compression load of the seal is above the norm, nonlinear finite element method (FEM) and the theory of optimum design are introduced in this paper. The seal structure of car door is analyzed and optimized by high performance computer and the software MSC.Marc. The optimized seal is put into practice and the result is relatively perfect.Key words: car，seal，non-linear FEM，structural optimization, MSC.Marc1 概述汽车工业是上海乃至全国经济发展的支柱产业。
基于仿真分析的轿车门框密封条装配结构改进研究
基于仿真分析的轿车门框密封条装配结构改进研究黄燕敏【摘要】借助MARC有限元分析方法,对某款具有代表性的单泡管型门框密封条进行插拔变形和弯曲变形模拟分析.根据变形过程和仿真结果,确定原设计存在装配困难、容易脱落及弯曲塌陷等问题,并提出相应的改进方案.通过计算机仿真、零件性能测试和装车效果评价相结合的方法,验证了装配结构改进后的门框密封条在插拔性能和弯曲性能上均能满足设计要求.%Inserting and plugging deformation simulation and bending deformation simulation of a typical single foam-tube car door seal are carried out with MARC finite element analysis. Based on the deformation process and simulation result, it is found that the original design has defects of difficult assembling, falling off easily and bending collapse etc. And relevant improvement proposals are put forward. By computer simulation, part performance test and assembling evaluation, the improved assembling structure of door seals are proved to meet the design requirement of inserting and plugging performance as well as bending performance.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】6页(P34-38,42)【关键词】轿车;门框密封条;变形;结构改进【作者】黄燕敏【作者单位】上海汽车集团股份有限公司技术中心【正文语种】中文【中图分类】U463.821 前言插拔力是评价门框密封条设计效果的一项重要指标。
131-汽车车门有限元分析
汽车车门有限元分析彭鸿奇瑞汽车有限公司汽车工程研究院CAE部轿车车门有限元分析CAR_Door Finite Element Analysis彭鸿(奇瑞汽车有限公司汽车工程研究院CAE部)摘要：汽车的开启件是汽车的重要部件，其性能的好坏直接影响汽车的整体性能。
本文主要针对汽车车门进行有限元分析，采用MSC.Nastran求解器进行计算，考查其车门的约束模态和部分刚度性能，从而评价车门性能的好坏。
关键词：车门有限元约束模态刚度MSC.NastranAbstract：The closures are the important part of automobile because of they take directly effect on the vehicle performance. This paper describes on how to analyze car door main structure parameter. The MSC.Nastran solver is adapted to calculate the constraint mode and stiffness of car door. At last, it is evaluated to the door performances.Key words：door，finite element，constraint mode，stiffness，MSC.Nastran1 概述汽车的开启件常见的包括四门（前后侧门）和两盖（发动机罩盖和行李箱盖），其结构性能的好坏，直接影响汽车的总体性能和舒适性。
因此本篇主要对汽车车门进行有限元分析。
分析内容主要包括约束模态分析和静刚度分析。
约束模态是考察门本体在铰链和门闩处同时施加适当约束条件下的振型及相应频率值；静刚度是指模拟真实试验条件下的工况对门本体模型施加约束条件和载荷条件，从而考察各种工况下门本体的最大变形量是否超过经验参考值或试验值。
汽车车门有限元分析及综合性能优化
汽车车门有限元分析及综合性能优化钱银超;刘向征;邓卫东;邓赛帮【摘要】车门是汽车车身中非常重要的功能部件,在日常使用过程中由于反复的开关,其所受应力尚未达到材料许用应力的情况下,局部区域可能产生疲劳裂纹.以某车型前门为例,针对试验过程中玻璃升降器安装区域开裂问题,对车门结构进行了局部优化设计.首先,采用ABAQUS/Explicit求解器模块计算出冲击应力时间历程,并在Ncode软件中对前门开关耐久进行了虚拟仿真分析,预测疲劳寿命危险区域.同时,对前门进行了开关耐久试验验证,对比发现车门的最低疲劳寿命误差在10％以内,从而验证了车门有限元模型的准确性.最后,结合玻璃升降器安装点刚度性能对前门进行了结构改进,确定出两种优化方案,通过对两种优化方案进行分析,结果表明:方案二玻璃升降器安装点刚度为51N/mm,满足设计目标40N/mm;车门最低疲劳寿命为11.4万次,同时满足设计目标10万次要求.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】4页(P192-195)【关键词】车门;玻璃升降器;冲击应力;疲劳寿命;安装点刚度【作者】钱银超;刘向征;邓卫东;邓赛帮【作者单位】广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511434【正文语种】中文【中图分类】TH16;U463.83+41 引言车门作为轿车的重要部件，具有缓冲来自外部冲击，隔绝外界噪声的作用。
在汽车开发设计过程中，车门的结构性能已然成为评价汽车品质好坏的重要指标。
车门的主要性能指标包括安装点刚度、强度、NVH、碰撞以及疲劳耐久等，但这些性能并不是完全一致的，有时甚至是相互矛盾的，如何综合把控车门性能一直是行业内研究的热点和难点。
基于有限元法的车门性能分析研究
Internal Combustion Engine &Parts0引言在汽车正向开发过程中，越来越关注整车的NVH （Noise Vibration Hrashness ）性能，对于轻卡汽车来说，驾驶室的NVH 性能显得更为重要。
车门作为驾驶室中的重要组成部分，了解其固有频率以及动态特性是一项十分重要的工作。
有限元分析法是利用Hyperworks 软件，对模型进行分析计算，得到其固有频率的一种方法。
模态试验分析是了解结构动态特性的方法之一，对于有限元法计算出的结果有一些近似性以及不确定性，通过试验模态分析与有限元分析相结合对轻卡车门的模态参数对比分析，可以获得更加准确的数据。
本文对车门进行模态分析，为验证理论模型的准确性，对车门进行模态试验，对比两次计算结果误差[1]。
1模态分析理论整个系统的固有频率以及振型统称为模态参数，对应求解模态参数的过程称为模态分析[2]。
汽车内部零部件数量繁多，系统结构较为复杂，可将其视为有限个多自由度离散系统，对于常规多自由度系统来说，其运动微分方程为：（1）式中M 表示质量矩阵；C 表示阻尼矩阵；K 表示刚度矩阵；X ¨、X ̇、X 分别表示加速度、速度和位移向量；F （t ）表示节点载荷矩阵。
上式求得特征值和特征向量与系统描述固有振动特性的频率和振型相对应，在不考虑阻尼和外部载荷情况下，运动微分方程改写为[3]：（2）假设式（2）中解的形式为简谐振动：（3）式中ϕ表示特征向量或振型；ω表示系统圆频率。
当λ=ω2时，将式（3）带入式（2）中得到系统的特征值方程：（4）式（4）具有非零解的唯一条件为矩阵行列式为零，即：（5）将式（5）展开可求出N 个根λ1，λ2…λn ，求得的平方根ω1，ω2…ωn 为系统中1，2…N 的固有频率，与λ1，λ2…λn 相对应的特征向量就是该系统的振动向量。
2车门有限元模型建立车门由车门外板、车门内板、车门加强板以及其他车门附件组成[3]，车门三维模型如图1所示。
基于非线性有限元分析的汽车密封条装配结构优化
展 开 了许 多 研 究 ， 但 装 配 结 构 中 夹 持 齿 齿数 ， 钣
金 插拔位置和钣金厚度等对插拔特性的影响， 尚
未 见到 文献 报道 。 本 文 借 助 非 线性 有限 元 软 件 Ｍａ ｒ ｃ ，针 对 某 车
１ ． １几何模型建立 某 车 型 密封 条 的结 构 如 图 １ 所示 ， 由泡管 状 海 绵体 （ 单 管 或 双 管 ） 、金 属 骨 架 （ 有 骨 架 或无 骨 架 ） 、夹 持 齿 （ 由密 实 胶 组 成 ）和 装 饰 条 组 成 。
务ｌ
要 是 夹 持 部 位 起 作 用 ，为 便 于 研 究 ，对 密 封 条 的 截 面 结 构 进 行 简 化 ，简 化 模 型 中去 掉 泡 管 状 海 绵 体 和 装饰 条 ，简化 后的 结构 如 图２ 所示。
勺 化
１ 。 ５ 结果分析
Ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． Ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ７ （ 下） ． １ ０
文章编 号 ：１ ０ ０ ９ — ０ １ ３ ４ （ ２ ｏ ｌ ３ ） ０ ７ （ 下） 一 ０ ０ ３ ７ — ０ ３
０ 引言
车 身 密 封 系 统 中 ，插 拔 力 是 评 价 密 封 条 可 靠 性 和 安 装特 性 的一 项 重 要 指 标 。 良好 的插 拔 特 性
要 求 密 封 条 有较 小 的 插入 力和 较 大 的拔 出力 ，便
响 ，对 其 结 构 进 行 优 化 ，有 效 改 善 了 密 封 条 的插
性和弯 曲特性结构 改进 的一般方法 。文献［ ３ １ 借 助非线性连续介质力学理论和有限元分析方法 ，
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汽车科技 ／Ａ ＵＴ Ｏ Ｓ Ｃｌ ＿ ＴＥ ＣＨ ２ ０ １ ３ 年第６ 期
果 。文 献［ １ ］ 对 影响汽 车密封 条 密封性 能的相关 因
素进行了研究 ，通过运 用Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ 软件对密封条进 行 了非线性 有 限元 分析 ，得到 了密封 条受力 变形
对轿车车 门密封条结构 进行 了分 车 门关 门力 是评价 汽车 车 门密 封条设 计效 果 特性 曲线 ；文献 的一 项重要 指标 ，其 中克服密 封条压 缩负荷 占车 析与优 化设计 ，通 过分析 密封条 的压 缩受力 变形 门关 门力很 大 比例 ，据美 国福 特汽车 公 司的一份 特性 ，得到 了优化 后密封条结构 的截 面形状 ；文 测试报 告显示 ，密 封条压 缩负荷 构成 了轿车关 闭 献 时 车 门密封条大变形非线性进行有 限元分析 ， 车门所需能量的３ ５ ％～ ５ ０ ％ 。车 门在关闭时 出现关 通过 利用 实测数 据与 Ｍ ａ ｒ ｃ 分 析计 算结果 的比较 ，
Ａｉ ｍｉ ｎｇ ａ ｔ ｓ ｏ ｌ ｖ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｐ ｈｅ ｎ ｏｍｅ ｎ ｏｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｃ ｌ ｏｓ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏｒ ｃ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗｈｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｈｉ ｃ ｌ ｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｄｏ ｏｒ ｉ ｓ ｃ ｌ ｏｓ ｅ ｄ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｓ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ｍｏ ｄｅ ｌ ，ａ ｎｄ ｕｓ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｎ ｏｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｆ ｉ ｎｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｓ ｏｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ｍａ ｒ ｃ ｔ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｍｐｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏａ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎｇ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ｏ ｎ ｉ ｔ ｓ ｃ ｒ ｏｓ ｓ － ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ａ ｌ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｓ ｉ ｔ ｓ ｃ ｒ ｏｓ ｓ — ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｗｈｉ ｃ ｈ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｍｐｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏａ ｄ ｏｆ ｂａ ｃ ｋ
陈启鹏
中国机械 工程 学会 学 生会 员，贵 州 大学硕 士研 究生在 读 ，主要 从 事 汽车 系统动 力 学及控 制 和 汽车 关键 零部 件设 计 理论 及应 用技 术
研 究。
门力过 大 ，将 影响 客户 的正 常使用 ，因此 ，根 据 整车 厂要求 ，优化 车 门密封 条结 构 ，改 善车 门密 封 条压缩 负荷尤其重要 。 国 内外 运用有 限元 分析 软件对 汽车 车 门密 封 条结构 进行优 化设计 ，已经取得 了一 定 的研究 成
ＣＨＥＮ Ｑｉ － ｐ ｅ ｎ ｇ ， ＨＥ Ｆ ｅ ｎ ｇ ， ＸＩ ＯＮＧ Ｑｉ ａ ｏ － ｑ ｉ ａ ｏ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｇｕ ｉ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｇｕ ｉ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ ５ ０ ０ ２ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
陈启鹏 ，何 锋 ，熊巧巧 （ 贵州大学机械工程学 院，贵 阳 ５ ５ ０ ０ ２ ５ １ 摘 要 ：汽车车 门密封条结构直接影 响关 门力 。针 对某 车型背门关闭时 出现的关 门力过 大现象 ，建立该密封条模型 ，运用非线性有 限元分析软件Ｍａ ｒ ｃ 对密封条截面进行压缩负荷分
析 ，并对其截面进行结构优化 ，降低 了背 门密封条的压缩负荷 。
ｄｏ ｏ ｒ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ．
Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄｓ ： ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎｇ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ； Ｍａ ｒ ｃ ； ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｏ ｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｃ ｏｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｌ ｏａ ｄ
设计 － 研究 Ｉ ￣
Ｍ ａ ｒ ＠９ 汽车车门密封条有限元分析
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ － ２ ５ ５ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ７
收稿 日期 ：２ ０ １ ２ — ０ ４ — ２ ８
基于 Ｍ ａ ｒ ｃ 的汽车车 门密 条有 Ｉ ｊ 朊
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ： Ｔｈｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｏ ｆ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｂａ ｃ ｋ ｄ ｏｏ ｒ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎｇ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｌ ｙ ａ ｆｅ ｃ ｔ ｓ ｔ ｈｅ ｃ ｌ ｏｓ ｉ ｎｇ ｆ ｏｒ ｃ ｅ ．
关键词 ：密封条 ；Ｍａ ｒ ｃ ；结构优化 ；压缩 负荷
中图分类号 ：Ｕ ４ ６ ３ ． ８ ３ 文献标识 码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ５ — ２ ５ ５ ０（ ２ ０ １ ３ ）０ ６ — ０ ０ ３ｍ ｅｎ ｔ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏｍ ｏｂ ｉ ｌ ｅ Ｄｏ ｏ ｒ Ｓｅ ａｌ ｉ ｎ ｇ Ｓｔ ｒ ｉ ｐ Ｂａｓ ｅ ｄ ｏｎ Ｍ ａｒ ｃ