[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

说明书

本发明涉及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：S1：将车门的窗框边缘分段成直线段和拐角段，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；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。与现有技术相比，本发明能获得满足密封要求的更小刚度，可显著压缩集中载荷法所得冗余刚度，能够为计入密封精细反作用的车窗预弯量设计提供更可靠的参考，支持轻量化最低车门刚度优化设计。

技术领域

本发明涉及轿车车门密封系统数字化设计与制造领域，尤其是涉及一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法。

背景技术

车门刚度对车辆安全性和舒适性有很大影响。其中，窗框刚度及变形决定车窗玻璃与导槽密封的配合状态，与整车NVH性能关系密切，NVH是三个英文单词的缩写，即Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度，也可以通俗地理解为不平顺性)。当前，日益发达的高速路网使车速大幅提高。然而，由此带来的高速流固耦合效应极大地影响车门与车身匹配状态。高速风压对车门窗框外向位移与形变最大，导致风噪声主要经过窗框缝隙以及其他孔隙向车内传播。基于高速风压以及密封反作用，在整体刚度设计之初要进行窗框预弯变形量确定。因此，准确计算车门窗框刚度有助于提升整车的高速密封和隔音、隔噪性能。

窗框刚度用于定量评判车窗上部保持良好密封性及保护车窗导槽的能力。传统窗框刚度设计和评估直接施加集中载荷。由于没有精细考虑密封压缩反作用，为保证设计安全，往往采用较大的集中载荷，导致所得窗框刚度偏于保守，有过大冗余量，导致后续车门设计、制造成本增加。面向整车轻量化需求，迫切需要深入研究车门—密封—侧围的空间复杂三元匹配接触作用，以此明确车门窗框的准确受载约束条件，建立窗框刚度精细模型，寻找满足密封要求的更小刚度，以降低制造成本，提升市场竞争力。

窗框设计时须考虑两个关键要素：窗框刚度与窗框预弯。传统的方法是设计者根据经验设计窗框结构及确定预弯量，真实车门制造出来后如果不符合要求然后调整结构。传统的设计方法显然不能满足现代汽车设计的要求。随着计算机发展，使得有限元计算机模拟成为可能。现代汽车设计利用CAE计算机数值模拟技术，在车门制造之前先进行CAE(Computer Aided Engineering，计算机辅助工程)分析，如果满足要求则投入生产，大大地提高了效率，降低了成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法，通过对车门实际闭合状态和分段密封精细作用的，能获得满足密封要求的更小刚度，可显著压缩集中载荷法所得冗余刚度，能够为计入密封精细反作用的车窗预弯量设计提供更可靠的参考，支持轻量化最低车门刚度优化设计。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于车门密封精细等效模型的窗框结构设计方法包括以下步骤：

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。