一種高速動車側窗粘接強度的快速分析方法技術

本發明專利技術涉及一種高速動車側窗粘接強度的快速分析方法，車體和粘接劑、玻璃、窗框在有限元建模的時候采用整體建模與局部建模相結合的方法，車體采用大尺寸單元建模，粘接劑、玻璃、窗框采用小尺寸單元建模，首先對車體進行強度分析獲得車體變形的位移，然后采用三角形面積插值法實現車體變形位移到粘接劑位移的傳遞，最后將插值獲得的位移加載到粘接劑、玻璃、窗框的有限元模型上，考慮側窗的實際工況并提交計算，從而快速對粘接劑的粘接強度進行分析，為后期粘接結構的強度校核和輕量化設計奠定基礎。本文提出一種高速動車側窗粘接強度的快速計算方法，能夠減少重復建模，降低工作量；減少有限元模型單元數量，提高計算效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高速動車側窗粘接強度的快速分析方法，更具體而言,涉及一種應用于高速動車側窗與車體粘接強度的快速分析方法。
技術介紹
高速動車的側窗與車體采用粘接的形式連接，在采用有限元方法對粘接強度進行分析的過程中，車體、玻璃、窗框一般采用殼單元，粘接劑采用體單元。傳統分析方法通常只能將車體車窗和粘接劑整體建模,考慮到粘接劑厚度方向尺寸很小，因此在有限元建模的時候車體單元尺寸不能太大，這將使得車體有限元模型的節點和單元數量高達數百萬，而且當粘接劑的尺寸重新設計的時候，車體、玻璃、粘接劑、窗框的有限元模型的修改工作量非常巨大，這不僅會大大延長分析周期,同時對硬件設施也有了更苛刻的要求。
技術實現思路
本專利技術提出一種高速動車側窗粘接強度的快速分析方法，能夠減少重復建模，降低工作量；減少有限元模型單元數量，提高計算效率。一種高速動車側窗粘接強度的快速分析方法，窗框3通過窗框與車體粘接劑2與車體1粘接在一起，玻璃5通過玻璃與窗框粘接劑4與窗框3粘接在一起，具體分析方法如下：步驟一：建立車體1的大尺寸單元有限元模型；步驟二：建立窗框與車體粘接劑2、玻璃與窗框粘接劑4、玻璃5、窗框3的小尺寸單元有限元模型；步驟三：在各個工況下，對車體1大尺寸有限元模型進行強度分析，獲得車體上所有節點變形的位移；步驟四：以窗框與車體粘接劑2有限元模型上表面，即與車體1粘接接觸面上，任意節點O所在坐標為圓心，查找車體1有限元模型下表面，即與窗框與車體粘接劑2粘接接觸面上，一定半徑R內的所有節點；步驟五：計算步驟四找到的節點與點O之間的距離，根據距離由近到遠進行排序，并依次命名為1,2,3,4,5……；步驟六：判斷點O是否落在點1,2,3組成的三角形內部，若點O在點1,2,3組成的三角形內部，則進行下一步；若點O不在點1,2,3組成的三角形內部，則依次判斷點(1,2,4)，(1,2,5)，(1,3,4)，(1,3,5)，(1,4,5)，(2,3,4)，(2,3,5)，(2,4,5)，(3,4,5)組成的三角形，若三點共線，則判斷下一組的三個點，直到點O落在一個三角形內部為止，然后進行下一步；步驟七：通過步驟六找到點O落在某三角形內部，假設組成該三角形的三節點為A、B、C，分別計算點OAB、OAC、OBC、ABC組成三角形的面積，記為SOAB、SOAC、SOBC、SABC；步驟八：根據步驟三車體1有限元模型在各個工況下的強度分析，已經獲得車體所有節點在XYZ方向的平動位移及轉動位移，假設節點A在XYZ三個方向的平動位移為DXA、DYA、DZA，節點A在XYZ三個方向的轉動位移為RXA、RYA、RZA，同理，節點B、C在XYZ方向的平動位移及轉動位移分別為DXB、DYB、DZB、RXB、RYB、RZB、DXC、DYC、DZC、RXC、RYC、RZC；步驟九：根據點A、B、C在XYZ方向的平動與轉動位移，采用三角形面積插值的方法，獲得點O在XYZ方向的平動與轉動位移DXO、DYO、DZO、RXO、RYO、RZO，具體插值如下： D X O = D X A × S O B C S A B C + D X B × S O A C S A B C + D X C × S O A B S A B C ]]> D Y O = D Y A × S O B C S A B C + D Y B × S O A C S A B C + D Y C × S O A B S A B C ]]> D Z O = D Z A × S O B C S A B C + D Z B × S O A C 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高速動車側窗粘接強度的快速分析方法，其特征在于：窗框(3)通過窗框與車體粘接劑(2)與車體(1)粘接在一起，玻璃(5)通過玻璃與窗框粘接劑(4)與窗框(3)粘接在一起，具體分析方法如下：步驟一：建立車體(1)的大尺寸單元有限元模型；步驟二：建立窗框與車體粘接劑(2)、玻璃與窗框粘接劑(4)、玻璃(5)、窗框(3)的小尺寸單元有限元模型；步驟三：在各個工況下，對車體(1)大尺寸有限元模型進行強度分析，獲得車體上所有節點變形的位移；步驟四：以窗框與車體粘接劑(2)有限元模型上表面，即與車體(1)粘接接觸面上，任意節點O所在坐標為圓心，查找車體(1)有限元模型下表面，即與窗框與車體粘接劑(2)粘接接觸面上，一定半徑R內的所有節點；步驟五：計算步驟四找到的節點與點O之間的距離，根據距離由近到遠進行排序，并依次命名為1,2,3,4,5……；步驟六：判斷點O是否落在點1,2,3組成的三角形內部，若點O在點1,2,3組成的三角形內部，則進行下一步；若點O不在點1,2,3組成的三角形內部，則依次判斷點(1,2,4)，(1,2,5)，(1,3,4)，(1,3,5)，(1,4,5)，(2,3,4)，(2,3,5)，(2,4,5)，(3,4,5)組成的三角形，若三點共線，則判斷下一組的三個點，直到點O落在一個三角形內部為止，然后進行下一步；步驟七：通過步驟六找到點O落在某三角形內部，假設組成該三角形的三節點為A、B、C，分別計算點OAB、OAC、OBC、ABC組成三角形的面積，記為SOAB、SOAC、SOBC、SABC；步驟八：根據步驟三車體(1)有限元模型在各個工況下的強度分析，已經獲得車體所有節點在XYZ方向的平動位移及轉動位移，假設節點A在XYZ三個方向的平動位移為DXA、DYA、DZA，節點A在XYZ三個方向的轉動位移為RXA、RYA、RZA，同理，節點B、C在XYZ方向的平動位移及轉動位移分別為DXB、DYB、DZB、RXB、RYB、RZB、DXC、DYC、DZC、RXC、RYC、RZC；步驟九：根據點A、B、C在XYZ方向的平動與轉動位移，采用三角形面積插值的方法，獲得點O在XYZ方向的平動與轉動位移DXO、DYO、DZO、RXO、RYO、RZO，具體插值如下：DXO=DXA×SOBCSABC+DXB×SOACSABC+DXC×SOABSABC]]>DYO=DYA×SOBCSABC+DYB×SOACSABC+DYC×SOABSABC]]>DZO=DZA×SOBCSABC+DZB×SOACSABC+DZC×SOABSABC]]>RXO=RXA×SOBCSABC+RXB×SOACSABC+RXC×SOABSABC]]>RYO=RYA×SOBCSABC+RYB×SOACSABC+RYC×SOABSABC]]>RZO=RZA×SOBCSABC+RZB×SOACSABC+RZC×SOABSABC;]]>步驟十：根據步驟四到步驟九獲得窗框與車體粘接劑(2)有限元模型上表面，即與車體(1)粘接接觸面上所有節點在XYZ方向的平動與轉動位移；步驟十一：將窗框與車體粘接劑(2)有限元模型上表面，即與車體(1)粘接接觸面上所有節點在XYZ方向的平動與轉動位移，加載到步驟二建立的窗框與車體粘接劑(2)、玻璃與窗框粘接劑(4)、玻璃(5)、窗框(3)有限元模型中對應的節點上；步驟十二：加載窗框與車體粘接劑(2)、玻璃與窗框粘接劑(4)、玻璃(5)、窗框(3)的實際工況并提交計算，即可獲得粘接劑的應力與變形。...

【技術特征摘要】
1.一種高速動車側窗粘接強度的快速分析方法，其特征在于：窗框(3)通過窗框與車體粘接劑(2)與車體(1)粘接在一起，玻璃(5)通過玻璃與窗框粘接劑(4)與窗框(3)粘接在一起，具體分析方法如下：步驟一：建立車體(1)的大尺寸單元有限元模型；步驟二：建立窗框與車體粘接劑(2)、玻璃與窗框粘接劑(4)、玻璃(5)、窗框(3)的小尺寸單元有限元模型；步驟三：在各個工況下，對車體(1)大尺寸有限元模型進行強度分析，獲得車體上所有節點變形的位移；步驟四：以窗框與車體粘接劑(2)有限元模型上表面，即與車體(1)粘接接觸面上，任意節點O所在坐標為圓心，查找車體(1)有限元模型下表面，即與窗框與車體粘接劑(2)粘接接觸面上，一定半徑R內的所有節點；步驟五：計算步驟四找到的節點與點O之間的距離，根據距離由近到遠進行排序，并依次命名為1,2,3,4,5……；步驟六：判斷點O是否落在點1,2,3組成的三角形內部，若點O在點1,2,3組成的三角形內部，則進行下一步；若點O不在點1,2,3組成的三角形內部，則依次判斷點(1,2,4)，(1,2,5)，(1,3,4)，(1,3,5)，(1,4,5)，(2,3,4)，(2,3,5)，(2,4,5)，(3,4,5)組成的三角形，若三點共線，則判斷下一組的三個點，直到點O落在一個三角形內部為止，然后進行下一步；步驟七：通過步驟六找到點O落在某三角形內部，假設組成該三角形的三節點為A、B、C，分別計算點OAB、OAC、OBC、ABC組成三角形的面積，記為SOAB、SOAC、SOBC、SABC；步驟八：根據步驟三車體(1)有限元模型在各個工況下的強度分析，已經獲得車體所有節點在XYZ方向的平動位移及轉動位移，假設節點A在XYZ三個方向的平動位移為DXA、DYA、DZA，節點A在XYZ三個方向的轉動位移為RXA、RYA、RZA，同理，節點B、C在XYZ方向的平動位移及轉動位移分別為DXB、DYB、DZB、RXB、RYB、RZB、DXC、DYC、DZC、RXC、RYC、RZC；步驟九：根據點A、B、C在XYZ方向的平動與轉動位移，采用三角形面積插值的方法，獲得點O在XYZ方向的平動與轉動位移DXO、DYO、DZO、RXO、RYO、RZO，具體插值如下： D X O = D X A × S O B C S A B C + D X B × S O A C S A B C + D X C × S O A B S A B C ]]> D Y O = D Y A × S O B C S A B C + D Y B × S O A C S A B C + D Y C × S O A B S A B C ]]> D Z O = D Z A × S O B C S A B C + D Z B × S O A ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：那景新，秦國鋒，袁正，范以撒，譚偉，慕文龍，賀午陽，劉浩壘，劉偉濤，楊丹瑒，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：吉林;22