一种高速动车侧窗粘接强度的快速分析方法

摘要

本发明涉及一种高速动车侧窗粘接强度的快速分析方法，车体和粘接剂、玻璃、窗框在有限元建模的时候采用整体建模与局部建模相结合的方法，车体采用大尺寸单元建模，粘接剂、玻璃、窗框采用小尺寸单元建模，首先对车体进行强度分析获得车体变形的位移，然后采用三角形面积插值法实现车体变形位移到粘接剂位移的传递，最后将插值获得的位移加载到粘接剂、玻璃、窗框的有限元模型上，考虑侧窗的实际工况并提交计算，从而快速对粘接剂的粘接强度进行分析，为后期粘接结构的强度校核和轻量化设计奠定基础。本文提出一种高速动车侧窗粘接强度的快速计算方法，能够减少重复建模，降低工作量；减少有限元模型单元数量，提高计算效率。

主权项

一种高速动车侧窗粘接强度的快速分析方法，其特征在于：窗框(3)通过窗框与车体粘接剂(2)与车体(1)粘接在一起，玻璃(5)通过玻璃与窗框粘接剂(4)与窗框(3)粘接在一起，具体分析方法如下：步骤一：建立车体(1)的大尺寸单元有限元模型；步骤二：建立窗框与车体粘接剂(2)、玻璃与窗框粘接剂(4)、玻璃(5)、窗框(3)的小尺寸单元有限元模型；步骤三：在各个工况下，对车体(1)大尺寸有限元模型进行强度分析，获得车体上所有节点变形的位移；步骤四：以窗框与车体粘接剂(2)有限元模型上表面，即与车体(1)粘接接触面上，任意节点O所在坐标为圆心，查找车体(1)有限元模型下表面，即与窗框与车体粘接剂(2)粘接接触面上，一定半径R内的所有节点；步骤五：计算步骤四找到的节点与点O之间的距离，根据距离由近到远进行排序，并依次命名为1,2,3,4,5……；步骤六：判断点O是否落在点1,2,3组成的三角形内部，若点O在点1,2,3组成的三角形内部，则进行下一步；若点O不在点1,2,3组成的三角形内部，则依次判断点(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)组成的三角形，若三点共线，则判断下一组的三个点，直到点O落在一个三角形内部为止，然后进行下一步；步骤七：通过步骤六找到点O落在某三角形内部，假设组成该三角形的三节点为A、B、C，分别计算点OAB、OAC、OBC、ABC组成三角形的面积，记为S_OAB、S_OAC、S_OBC、S_ABC；步骤八：根据步骤三车体(1)有限元模型在各个工况下的强度分析，已经获得车体所有节点在XYZ方向的平动位移及转动位移，假设节点A在XYZ三个方向的平动位移为D_XA、D_YA、D_ZA，节点A在XYZ三个方向的转动位移为R_XA、R_YA、R_ZA，同理，节点B、C在XYZ方向的平动位移及转动位移分别为D_XB、D_YB、D_ZB、R_XB、R_YB、R_ZB、D_XC、D_YC、D_ZC、R_XC、R_YC、R_ZC；步骤九：根据点A、B、C在XYZ方向的平动与转动位移，采用三角形面积插值的方法，获得点O在XYZ方向的平动与转动位移D_XO、D_YO、D_ZO、R_XO、R_YO、R_ZO，具体插值如下：$D_{XO}=D_{XA}\times \frac{S_{OBC}}{S_{ABC}}+D_{XB}\times \frac{S_{OAC}}{S_{ABC}}+D_{XC}\times \frac{S_{OAB}}{S_{ABC}}$$D_{YO}=D_{YA}\times \frac{S_{OBC}}{S_{ABC}}+D_{YB}\times \frac{S_{OAC}}{S_{ABC}}+D_{YC}\times \frac{S_{OAB}}{S_{ABC}}$$D_{ZO}=D_{ZA}\times \frac{S_{OBC}}{S_{ABC}}+D_{ZB}\times \frac{S_{OAC}}{S_{ABC}}+D_{ZC}\times \frac{S_{OAB}}{S_{ABC}}$$R_{XO}=R_{XA}\times \frac{S_{OBC}}{S_{ABC}}+R_{XB}\times \frac{S_{OAC}}{S_{ABC}}+R_{XC}\times \frac{S_{OAB}}{S_{ABC}}$$R_{YO}=R_{YA}\times \frac{S_{OBC}}{S_{ABC}}+R_{YB}\times \frac{S_{OAC}}{S_{ABC}}+R_{YC}\times \frac{S_{OAB}}{S_{ABC}}$$R_{ZO}=R_{ZA}\times \frac{S_{OBC}}{S_{ABC}}+R_{ZB}\times \frac{S_{OAC}}{S_{ABC}}+R_{ZC}\times \frac{S_{OAB}}{S_{ABC}};$步骤十：根据步骤四到步骤九获得窗框与车体粘接剂(2)有限元模型上表面，即与车体(1)粘接接触面上所有节点在XYZ方向的平动与转动位移；步骤十一：将窗框与车体粘接剂(2)有限元模型上表面，即与车体(1)粘接接触面上所有节点在XYZ方向的平动与转动位移，加载到步骤二建立的窗框与车体粘接剂(2)、玻璃与窗框粘接剂(4)、玻璃(5)、窗框(3)有限元模型中对应的节点上；步骤十二：加载窗框与车体粘接剂(2)、玻璃与窗框粘接剂(4)、玻璃(5)、窗框(3)的实际工况并提交计算，即可获得粘接剂的应力与变形。