基于marc的汽车密封条有限元分析及二次开发_毕业设计(编辑修改稿)

基于marc的汽车密封条有限元分析及二次开发_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

计软件 的功能。 济南大学毕业设计 3 2 车窗密封条的有限元分析 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 MSC Marc 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力 — 应变曲线如图 所示。 通过 Mentat 的实验曲线拟合功能得到 Ogden 的模型参数，并分析在车窗关闭的过程中密封条橡胶的位置变化及应力云图。 图 材料的应力 — 应变曲线 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子点，然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 所示。 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 将密封条厚度设置为 1mm。 济南大学毕业设计 4 图 车窗密封条有限元网格 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合成 Ogden 材料，并且施加到所以单元上。 拟合后的材料应力应变曲线如图 所示。 图 拟合后的材料应力应变曲线 济南大学毕业设计 5 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 方向移动 10个单位，玻璃位置表如图 所示。 图 玻璃位置表 然后进行接触体定义，边界条件的定义和载荷工况定义，最后创建作业。 车窗密封条分析的后处理结果 设置显示等效 Cauchy 应力图和位移图，指定好要处理的变量 Equivalent Von Mises Stress。 玻璃未插入车窗密封条时如图 所示，玻璃插入时车窗密封条变形图和应力分布云图如图 所示。 济南大学毕业设计 6 图 玻璃未插入车窗密封条 图 玻璃插入时车窗密封条变形图和应 力分布云图 济南大学毕业设计 7 3 车门密封条的有限元分析 车门密封条 介绍及 分析参数的确定 车门头道密封条的结构有两种，一种为全海绵胶泡管，另一种由密实胶基体和海绵胶组成。 这种密封胶粘贴或镶嵌在车门上，与门框密封条配合，以增加车门与车体的密封作用。 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℃ ）的三元乙丙橡胶 (EPDM)橡胶发泡与密实复合而成，内含独特的金属夹具和舌形扣，坚固耐用，利于安装。 主要应用在车门门扇门框 ， 起到防 水、防尘、隔音、隔温、减震、装饰等作用。 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廓，设置好均匀分布的种子点，对其进行四边形网格划分，车窗密封条有限元网格如图 所示。 由 于车门密封条 压缩 过程主要是截面方向的变形 ， 所以 可以认为 密封条的 变形方式是平面应变，因此可以简化为 平面分析。 在 Marc 建模时采用四边形单元 建模时，将密封条厚度设置为 1mm。 图 车窗密封条有限元网格 济南大学毕业设计 8 边界条件定义 将车门密封条下端固定，约束 X、 Y 方向的自由度，如图 所示 施加变化的力模拟车门关开过程的受力情况，作用力的表格如图 所示。 玻璃位置表如图 所示。 图 玻璃位置表 然后进行 材料特性定义，定义橡胶材料采用 Mooney 模型，将 10C 设置为 01C 设置为 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，单元类型选择为四节点四边形平面应变全积分 Herrmann 单元（ Marc 中编号 80）。 选取等效柯西应力作为后处理的数据。 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应力（ Equivalent of Cauchy Stress）。 记录的车门关开过程中的密封条的等效柯西应力图如图 到图 所示。 济南大学毕业设计 9 图 车门关闭前密封条应力图 图 车门关闭后密封条应力图 济南大学毕业设计 10 图 车门关闭又开开后密封条应力图 济南大学毕业设计 11 4 针对密封条分析的 Marc 软件的二次开发 Marc 软件与 Python 联系 在 软件中执行一个操作 时就会出现两种结果， 一是出现一个新的菜单屏幕，二是 提交了一个命令。 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 Mentat，然后 Marc就会执行相应的操作。 例如，如果用户选择下面 几何属性定义 的菜单： Geometric Properties New(Structural) Planar Plane Strain Properties Thickness 1 Elements Add All Existing 用户就会看到在 Mentat对话区域 会出现 一下命令： *new_geometry *geometry_type mech_planar_pstrain *geometry_param norm_to_plane_thick 1 *geometry_option cdilatation:on *geometry_option assumedstrn:on *add_geometry_elements all_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 Mentat软件，告诉它执行此过程进行几何属性的定义 ， 这样 Marc软件就会完成 Python脚本 发出的命令。 用 Python 语言进行二次开发的好处是 Marc 软件可以直接调用 Python 程序。 不需要像其它语言似的需要建立各种连接 才能正常使用。 而且用于 Python 程序的开发软件小，非常实用和方便。 本设计就是用 Python 软件进行的程序编写。 Python 开发流程 熟悉 Marc 操作过程中的常用命令，在 Python 程序编写时 开发流程如图。 济南大学毕业设计 12 建 立 检 验 模 型使 用 M E N T A T .P R O C 运 行 p y _ c r e a t .p y来 创 建 一 个 初 始 的 P Y T H O N 脚 本开 发 并 修 改 P Y T H O N 脚 本检 验 P Y T H O N 脚 本 图 Python 脚本开发流程 Python 语言基本应用 对于 Python 与 Marc 的 之间的连接 调用， 就得从 py_mentat 包中调入所有信息，只需 要 在 Python 脚本 程序 第一行 加入以下程序语句，来建立 它们 之间的连接，不需要进行其它任何设置。 from py_mentat import * 同样，使用 PyPostt 模块的 Python 脚本需要按下面语法调入 py_post 模块： from py_。