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前言
計算機輔助工程(CAE)技術是計算機技術和工程分析技術相結合形成的新興技術。CAE軟件是由計算力學、計算數學、結構動力學、數字仿真技術、工程管理學與計算機技術相結合,而形成一種綜合性、知識密集型信息產品。CAE的核心技術是有限元理論和數字計算方法。CAE的現狀和趨勢證明傳統的產品設計模式已經不能滿足現代生產的需要,CAE技術已經成為整個設計過程的一部分,并發揮著關鍵作用。通過仿真分析具有成本低、周期短的優勢,可以在實際產品制造前對設計方案做出預判,并為設計改進提供有效的信息,仿真分析提供了有益探討和借鑒,制造功能性產品的CAE系統,分析了影響產品精度的因素,提出了用非線性有限元分析中主要成型階段的精度,采用模式識別理論、誤差理論、神經網絡方法處理誤差反饋問題,進行誤差補償修正和加工精度的預報,提高最終產品質量的方法。
由于橡膠特殊的性能被應用于各行各業起著重要作用,對橡膠制品進行有限元分析有著重要的意義。設計上涉及到固體力學、摩擦學、高分子材料（詞條“高分子材料”由行業大百科提供）科學、液體侵蝕以及機械制造工藝等多方面的理論知識,安裝和使用中的變形及密封界面上接觸應力的精確研究,在理論上存在較大的困難。有限元模型,對其安裝和使用過程中的接觸變形、接觸寬度上的接觸應力分布等進行了分析,從而為進一步可靠設計、優化橡膠密封件提供了理論依據。橡膠材料承受大的變形、應力應變非線性行為、粘彈性行為和不可壓縮性,對其分析需要特殊的材料模型和有限元工具。對橡膠非線性材料的超彈性模型、基礎實驗、橡膠非線性有限元理論進行了研究。通過對橡膠制品的各個方面的有限元分析,有助于增加產品和工程的可靠性;在產品的設計階段發現潛在的問題;經過分析計算,采用優化設計方案。
密封膠條是門窗配件中技術含量較高的密封零部件,解決門窗噪音、灰塵、漏水、過早老化和脫落等問題的困擾,為人們提供一個美觀、環保、舒適的生活及辦公環境的需求增強,使得我們行業內對密封膠條研究越來越重視。密封膠條（詞條“膠條”由行業大百科提供）具有優異的耐陽光紫外線老化、耐臭氧老化、耐高低溫老化的抗劣化性,優異的耐高低溫和防雨水性能,同時還要有低的壓縮永久變形、回彈力及蠕變性等性能。制造業的生命力在于創新,而實現創新的關鍵,除了設計思想和概念之外,最重要的就是技術能力的保障,CAE的出現和發展改變了以往產品的設計步驟。
一、CAE依據密封膠條多元化的設計要點及產品特性
橡膠密封膠（詞條“橡膠密封膠”由行業大百科提供）條已成為門窗密封的重要零部件,密封膠條繼續朝著美觀化的方向發展,提高裝飾性。可視部分的彩色化、外覆織物、表面涂飾、外層光亮飾條等,并與內飾件相互匹配,將成為新的時尚。復合型密封膠條更要得到進一步普及性,從雙復合走向三和四復合,材料多樣化、性能功能化。從技術角度看,門窗承擔了水密性、氣密性（詞條“氣密性”由行業大百科提供）、抗風壓、機械力學強度、隔熱（詞條“隔熱”由行業大百科提供）、隔音、防盜、遮陽、耐候性、安裝操作手感等一系列重要的功能。在應用中關注特殊產品的使用設計要求及多元化產品選用。
a) 門窗密封膠條推拉產品:在解決我們推拉門窗低摩擦和耐久低磨耗,提高氣密、水密性能的方向考慮,傳統的植絨工藝可分為在線植絨和離線植絨,通常采用纖度在3~4D的聚酯纖維和錦綸纖維,顏色以黑色居多。植絨或噴涂主要應用在推拉門窗和陽光房電動滑窗上,降低推拉摩擦的噪音和磨損（詞條“磨損”由行業大百科提供）,部分產品表面常常要涂覆、嘖涂、化學改性和靜電植絨,因此,密封膠條復合材料（詞條“復合材料”由行業大百科提供）層之間的粘著效果是不可忽視的條件,決定著密封膠條外觀質量和使用耐久性。
b) 密封膠條通用產品:密封膠條的通用特性既是密封材料又是減震、緩沖材料,對于外露密封膠條又是裝飾材料（詞條“裝飾材料”由行業大百科提供）,大多兼具三種功能的作用,不僅氣密水封,還要減噪隔音、舒適美觀,不準有任何異味和污染性,不能變色、噴霜、腐蝕和銹化。要求多種配合和較高的硫化技術,不僅有實心膠不同硬度的調節,硬質膠的配合,還有海綿發泡大小的掌握,尤其是它們之間牢固的粘著。此外,還有TPE、PVC等熱塑性彈性體和塑料的配制方法。
c) 密封膠條阻燃產品:密封膠條要有環保性,除了生產的節能之外,還要有使用時的阻燃性。
d) 密封膠條夾線產品:密封膠條要滿足精細的膠條尺寸精度,還要有防止安裝時伸長的缺陷,為防止工人安裝時將膠條拉伸長也可選擇夾線膠條。
二：CAE仿真分析在門窗密封膠條產品特性設計中的應用
通過掌握有限元分析來完善產品結構設計,CAE(Computer Aided Engineering)是指用計算機輔助求解復雜工程結構強度、剛度、屈曲（詞條“屈曲”由行業大百科提供）穩定性、動力響應、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析計算以及結構性能的優化設計等問題的一種近似數值分析方法隨著CAE技術的介入,技術需求對提高產品質量、縮短新產品開發周期、節約開發和生產成本具有十分重要的意義。門窗密封條的開發周期及成本會不斷的降低,會更好更快的為各個門窗系統設計出最佳密封效果。同時出現的問題,可以通過理論聯系實際更快速,更低成本的做出整改。例如某結構整窗在拐角處唇邊容易起皺,密封性能不理想。現場測試后用CAE模擬和分析密封條彎曲（詞條“彎曲”由行業大百科提供）狀態,分析和模擬結果與實際情況非常一致,即密封條在拐角處出現非常明顯的起皺現象。為此,將來運用CAE優化密封膠條結構。安裝試驗表明,優化結構對密封膠條不起皺,更好的提高密封性能。通過經驗積累掌握密封膠條的設計原則及規范,實現密封膠條要求必須具備的功能:連接性、密封性和裝飾性,隨著具備的環保性、舒適性、安全性、美觀性的要求越來越高,對以往的功能的要求也在不斷地提高,我們也通過CAE分析模擬在風壓逐步加大來調整密封膠條斷面力學結構更加完善。行業同仁需關注密封膠條的應用材料、產品結構、生產工藝及技術等方面來分析、研究密封膠條行業的發展趨勢。
密封膠條仿真分析在設計中從最初單純的零部件二維仿真分析發展到了在各個產品與密封膠條設計相關鄰域的廣泛應用。目前常用的商業仿真計算分析軟件有ABQUS,MARC,POLYFLOW等,這些軟件不僅能幫助工程技術人員進行壓縮變形、安裝變形等主要產品性能的計算,還可以對安裝效果、安裝難度進行可視化分析,與傳統的調試法相比,仿真分析的密封膠條設計具有時間短、費用少、效率高的特點。在設計方面可以用于根據設計進行改進產品的壓縮負荷、插入力、拔出力、滑動阻力,并且可解決唇邊起皺、安裝困難、搭接等三維結構問題。在裝配工藝方面可以根據實際裝配的邊界條件,對過程仿真分析以確定設計方案是否存在影響裝配質量和裝配效率的問題區域,并對其進行優化。
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