[发明专利]一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法

权利要求书

1.一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将车门的窗框边缘分段成直线段和拐角段，分别对直线段和拐角段处的密封条进行三维压缩有限元分析，得到各段密封条的压缩-位移曲线以及各段密封条的刚度系数；

S2：建立车门密封精细等效模型：将每段密封条等分为多个等效弹簧单元，根据每段密封条的刚度系数得到对应等效弹簧单元的刚度系数，车门密封精细等效模型包括：各段密封条对应的等效弹簧单元和各等效弹簧单元的刚度系数；

S3：根据车门窗框与门框侧围的间隙和车门密封精细等效模型，得到设定作用方向下各等效弹簧单元的压缩位移，基于各等效弹簧单元的刚度系数和对应的压缩位移，得到窗框的变形量；

S4：根据窗框的变形量得到窗框的刚度最优值和预弯量最优值，具体地：

通过加载集中载荷或分布载荷方式获得窗框的刚度最优值；

根据窗框的变形量得到窗框边缘到车门腰线的距离，根据窗框边缘到车门腰线的距离得到变形前后窗框边缘每个点绕车门腰线的旋转角度，以此旋转角度作为窗框的预弯量最优值。

2.根据权利要求1所述的一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法，其特征在于，所述三维压缩有限元分析中使用二参量Mooney-Rivlin模型的应变能函数仿真密封条的橡胶材料力学性能，所述二参量Mooney-Rivlin模型的应变能函数满足以下公式：

W＝c₁₀(I₁-3)+c₀₁(I₂-3)

式中，W为应变能；c₁₀,c₀₁为材料常数，由压缩实验获得；I₁,I₂为橡胶材料的第一应变不变量和第二应变不变量。

3.根据权利要求1所述的一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法，其特征在于，所述步骤S1中进行三维压缩有限元分析时，对直线段的密封条沿设定压缩方向直线压缩，对拐角段的密封条绕铰链轴线旋转压缩，通过仿真压缩获得相应的CLD仿真数据，对CLD仿真数据经线性拟合，得到对应的压缩-位移曲线以及刚度系数。

4.根据权利要求3所述的一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法，其特征在于，选取设定压缩范围内的各段密封条的CLD仿真数据进行线性拟合，所述设定压缩范围为0≤d≤d_max，2mm≤d_max≤2.3mm，d为压缩位移，d_max为压缩位移的最大值。

5.根据权利要求1所述的一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法，其特征在于，所述步骤S1中对直线段和拐角段的密封条按设定的长度再细分为多段。

6.根据权利要求1所述的一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法，其特征在于，所述步骤S2中等效弹簧单元的刚度系数满足以下公式：

式中，K₀为单段密封条的刚度系数，n为单段密封条所划分的等效弹簧单元个数，K为单段密封条划分的等效弹簧单元的刚度系数。

7.根据权利要求1所述的一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

301：在数学设计模型中测量车门装配到车身上的车门窗框与门框侧围的间隙，基于车门密封精细等效模型的等效弹簧单元，以车门窗框与门框侧围的间隙作为设定作用方向下各等效弹簧单元的压缩位移；

302：对各等效弹簧单元施加相应的压缩位移，并由车门密封精细等效模型的等效弹簧单元的刚度系数，得到各等效弹簧单元所受到的分布载荷情况；

303：根据各等效弹簧单元所受到的分布载荷情况，得到各等效弹簧单元对应窗框的变形量。

8.根据权利要求1所述的一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法，其特征在于，所述步骤S1还对各段密封条进行压缩试验，将由压缩试验数据线性拟合的曲线与三维压缩有限元分析得到的压缩-位移曲线进行对比，若两者差值大于设定阈值，则重新进行三维压缩有限元分析，反之，则执行步骤S2。