基于Marc的汽车密封条有限元分析及二次开发设计

题目基于Marc的汽车密封条有限元 分析及其二次开发专业机械工程及自动化指导教师宋卫卫二〇一三年五月二十四日济南大学毕业设计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.MarcMentat，这些命令和选择适当的菜单选项时提交的命令是相同的，也就条的有限元分析过程，而且通过PyMentat模块在Python脚MentatPARAMETERS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。济南大学毕业设计ABSTRACTPyMentatmoduleinthePythonscriptusingtheMSC.MarcMentatPARAMETERS济南大学毕业设计济南大学毕业设计 2 3 4.2Python语言基本应用 济南大学毕业设计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。密封条是有车窗密封条、车门密封条、后备箱密封条等，填补了车体间的间隙，对汽车起到了很好的密封盒保护作用。好的密封条可以大大提高汽车的总体性能和使用寿命，因此密封条的设计是非常有必要的。对于对密封条新产品的设计与制造，目前已经改变了传统的设计方式，利用先进计算机辅助设计技术，来对密封条进行设计模拟分析，改善密封条结构，提高密封条性能。由于汽车密封条材料的复杂性、结构的特殊性、接触载荷和边界的非线性等因素，因此应用计算机辅助设计手段，可以提高预测能力，降低开发试制成本。目前，在汽车密封条结构设单模拟了密封条的受力过程，并对起分析过程进行了简化。性成型镶条。主要应用在车门门框、侧面车窗、前后档风玻璃、发动机盖和行李箱密封条的制作材料主要是聚氯乙烯（PVC）、乙丙烯橡胶（EPDM）、合成橡1.3Marc软件的简介MSC.Marc是功能齐全的高级非线性有限元软件，具有极强的结构分析能力。为满足工业界和学术界的各种需求，提供了层次丰富、适应性强、能够在多种硬件求，提供了层次丰富、适应性强、能够在多种硬件平台上运行的系列产品。它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库，几乎每种单元都具有处理大变济南大学毕业设计形几何非线性，材料非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线以根据自己的需求调用特定的用户程序模块。对于MSCMarc有限元分析的用户子程序的应用的成功案例所国内外有很多，特别是在用户对材料属性的定义、复杂边次的二次开发功能，以MSCMarc已有的软件为基础平台，可以开发出很多典型的材料本构、边界条件的用户分析子程序，从而形成自身的可长期持续应用和发展的完成MSCMarc的很多操作，本设计就是应用Python进行编程来简化MS的分析过程，对车窗和车门密封条的分析过程进行了简化，提高了工作效性，同时也借鉴了简单脚本和解释语言的易用性，是容易上手且功能强大的程序语富的技术支持。人们可以不用购买任何软件，而且不用担心版权问题就可以编写、济南大学毕业设计2车窗密封条的有限元分析2.1车窗密封条分析参数的确定由于车窗密封条与车窗玻璃的相互作用过程中表现出了非常复杂的力学特性，而且车窗密封条材料属于橡胶类材料，根据橡胶材料的特性，分析中涉及复杂的非线性有限元分析过程，所以利用功能强大的非线性有限元软件MSCMarc对车窗密封条进行非线性接触分析。车窗密封条材质为橡胶，橡胶材料的单轴拉伸实验的应济南大学毕业设计2.2车窗密封条网格模型的建立利用Marc软件画出玻璃和密封条曲线模型，对密封条曲线添加均匀种后进行四边形网格划分。网格划分后共有911个单元，车窗密封条有限元网格如图由于玻璃压缩过程中的车窗密封条的变形主要是截面面积方向的变形，长度方向变形不大，所以可将密封条变形过程认为是平面应变过程，可按照平面应变问题来建模，这样可以减小模型的规模，从而大大提高分析效率，建模时，可将密封条对车窗密封条进行材料属性定义，将实验测出的材料单轴拉伸应力应变曲线拟济南大学毕业设计2.3接触条件定义车窗玻璃相对于密封条而言，刚度无限大，故可视玻璃为刚性体，并将密封条为可变形体。在变形体与刚体的接触过程中，变形体的力和位移是通过与之相接触的刚体的运动产生的，刚体的运动描述通过给定位移来描述，定义玻璃向X方向移济南大学毕业设计2.4车窗密封条分析的后处理结果济南大学毕业设计济南大学毕业设计3车门密封条的有限元分析3.1车门密封条介绍及分析参数的确定海绵胶组成。这种密封胶粘贴或镶嵌在车门上，与门框密封条配合，以增加车门与车门密封条主要用于车门的固定、防尘及密封。主要由具有良好弹性和抗压缩变形、耐老化、臭氧、化学作用、较宽的使用温度范围（-40℃~+120℃)的三元乙3.2车门密封条网格模型的建立在Marc软件里用贝塞尔曲线和支线画出车门密封条的曲线轮车门密封条压缩过程主要是截面方向的变形，所以可以认为密封条的变形方式是平济南大学毕业设计3.3边界条件定义置为2,。再进行载荷工况定义，最后创建作业，激活创建的两个工况，单元类型选3.4车门密封条分析的后处理结果设置只显示变形后的网格，设置显示应变云图，指定好要处理的变量等效柯西济南大学毕业设计济南大学毕业设计济南大学毕业设计本设计二次开发的原理就是利用了第二条，用Python脚本语言编出一系列的命令，当在Marc软件里加载Python程序时，Pyhton就会将这一系列命令发送给MSC.MarcMentat，然后Marc就会执行相应的操作。New(Structural)Planar1AllExisting*new_geometry*geometry_typemech_planar_pstrain*geometry_paramnorm_to_plane_thick1*geometry_optioncdilatation:on*geometry_optionassumedstrn:on*add_geometry_elementsall_existing因此，如果用户想用Python脚本来执行几何属性的定义，就是把以上命令传递给MSC.MarcMentat软件，告诉它执行此过程进行几何属性的定义，这样Marc软件开发流程如图4.1所示。济南大学毕业设计建立检验模型使用MENTAT.PROC运行py_creat.py来创建一个初始的PYTHON脚本开发并修改PYTHON脚本检验PYTHON脚本4.2Python语言基本应用frompy_mentatimport*frompy_postimport*冒号后面的内容即为该函数的组成部分，在书写上它们必须要缩进一格。函数在本设计的Python代码中，大部分地方创建了一个字符串，然后使用子程序济南大学毕业设计4.3车窗密封条分析的程序代码frompy_mentatimport*py_send("*geometry_parapy_send("*geometry_optioncdilatation:on")return#材料属性的定义。将实验测出的材料单轴拉伸应力应变曲线拟合成Ogden材py_send("*table_add")py_send("00")py_send("*table_fit")py_send("*new_materstandard*materpy_send("*mater_namerubber")py_send("*mater_optionstructural:type:ogden")济南大学毕业设计py_send("*xcv_modeuniaxialon")py_send("*xcv_positiveon")py_send("*xcv_apply_curr")py_send("*xcurve_fill")py_send("*current_graphics_windowmreturnpy_send("*table_add")py_send("00")py_send("*table_fit")py_send("*contact_body_namerupy_send("*new_contact_body*contact_rigid")py_send("*contact_optioncontrol:position")return济南大学毕业设计py_send("*apply_dofx*apply_dof_valuex")py_send("*apply_dofy*apply_dof_valuey")returnpy_send("*adapg_optireturnpy_send("*loadcase_optionmulticriteria")returndefjob_s():py_send("*add_job_applysapply1")py_send("*job_optionfrictype:coulomb_roll")py_send("*job_optionstrain:large")济南大学毕业设计py_send("*add_post_varpy_send("*job_optiondimen:pstrain")($planar_anl_dim,true)")returndefmain():return济南大学毕业设计应用有了基本的了解，能够进行一些内容的分析工作。对于非线性分析方面有了一些认识，认识到有限元分析在工程应用方面的重要性。虽然在设计过程中遇到很多程序过程中要不断的尝试，有时一点小小的错误就会导致程序的失败，所以在编程的过程中必须非常的细心，没当调试过了一个程序就会豁然开朗，感觉自己犯的错误是多么的不应该！希望在以后的工作中能够不断丰富这方面的知识并将其应用到可是一路过来我明白了很多，有些东西不是表面看起来那么的难，不要被吓到，只（1）有限元分析(CAE)。通过MARC分析软件，分析设计密封条的结构和受力济南大学毕业设计件定义就可以直接进行分析，调入程序，得出分析结果。通过对汽车密封条分析过随着工业技术的迅速发展，有越来越多的复杂结构，包括复杂的几何形状、复才能提高工作效率。未来CAE技术会得到更广泛的应用，本研究能够很好的应用到此在通用性方面还需要进一步的研究和改善。言可以嵌入到fortran里，如果能将其结合起来也许能够解决复杂分析的问题，在这（3）在程序修改方面需要用到其他软件来编写，而编写完了又如果在能够解决以上这些缺点的话，我相信本设计在以后能够得到很好的发展济南大学毕业设计济南大学毕业设计[2]Campbell.Python编程实践[M].[4]陈火红.新编MARC有限元实例教程[M].[6]赵建才.CAE技术在轿车车门密封条结构优[7]刘军.车门橡胶密封条设计研究[C].20[8]徐兆坤.乘用车密封条的技术现状及发展趋[9]黄燕敏.基于仿真分析的轿车车门密封条结济南大学毕业设计[12]王勇.轿车门体弹性仿真及密封性研究[D].析[C].第五届中国C