1.背景
雨刷是汽车上的重要部件，它的作用是清除掉挡风玻璃上遮挡视线的雨雪或者尘土，雨刷是汽车上不起眼的部件，但它却是不可或缺的，在雨雪天里它不停的摇摆，保障了行车安全。
拟根据雨刷器几何模型、材料属性、接哦古参数与运动过程，模拟雨刷器在工作过程中应力、接触压力分布，同时对雨刮器橡胶条翻转过程进行仿真研究。
2.技术路线
2.1 模型等效
雨刷器橡胶条在运动过程中在长度方向运动规律一致，成圆周运动，橡胶条为超弹性材料，分析过程涉及材料非线性、接触非线性与大变形，采用3D模型分析计算规模较大，且本文分析主要关注内容为橡胶条翻转过程姿态、接触压力与应力变化过程，因此针对橡胶条，本文分析采用2D平面应变模型进行计算，将圆周运动等效为平动运动，从理论上分析橡胶条的运动状态。
展开剩余90%2.1仿真实施过程
根据项目的特点，本文采用ANSYS Workbench有限元分析软件进行仿真分析，研究的重点是运动过程橡胶条姿态的变化，因此采用瞬态动力学分析模块进行仿真分析，橡胶条材料根据试验数据，利用Polynomial 3rd Order超弹性材料本构进行拟合得到，橡胶条与玻璃之间采用摩擦接触，摩擦系数取0.6（摩擦系数对翻转过程影响较大，需要定义准确的摩擦系数），橡胶条表面在运动过程中可能出现自接触现象，在仿真分析时进行自接触定义。在分析设置时，通过合理的载荷步设置，进行超弹性材料接触非线性计算。
2.2关键技术点
超弹性材料、接触非线性、大变形、自接触、瞬态动力学
3.仿真分析
3.1 材料定义
橡胶条为超弹性材料，根据实验数据通过Polynomial 3rd Order进行数据拟合得到材料属性参数，试验数据与拟合后参数如下：
3.2 分析类型
设置分析类型为2D Plane Strain分析。
3.3 网格划分
网格划分采用自由网格划分方法，网格基准尺寸为0.2mm，采用线性单元，网格示意图如图所示。
3.4 接触定义
橡胶条与玻璃之间采用摩擦接触，摩擦系数取0.6，如图所示。
橡胶条自接触定义时，将接触面和目标面选择成一致的，即，接触面与目标面是相同的面。
3.4 分析设置
本文分析共分为4个载荷步实现橡胶条翻转过程，各载荷步的作用如下：
载荷步一：实现橡胶条预压；
载荷步二：实现橡胶条加速；
载荷步三：实现橡胶条减速；
载荷步四：实现橡胶条反向运动及停止。
3.5 边界条件
橡胶条竖直方向的移动通过位移边界进行定义，在各载荷步位移边界定义过程如下所示。
橡胶条的运动过程通过速度边界进行定义，定义过程如下所示。
本次分析重点研究橡胶条翻转过程，玻璃不是关注的重点内容，本文分析对玻璃进行固定约束。
4.仿真结果
4.1 变形
提取不同时刻橡胶条的变形结果，观察在翻转过程中姿态的变化过程，如下。
4.2 应力
提取不同时刻橡胶条的应力结果，观察在翻转过程中应力的变化过程，如下。
4.3 接触压力
提取不同时刻接触压力结果，观察在翻转过程中应力的变化过程，如下。
5.总结与展望
本文通过2D分析，从整体技术手段上实现了橡胶条在工作过程的反转过程，得到翻转姿态、应力与接触压力等数据，采用当前的计算方法可快速的得到初步的计算结果，对技术路线的确定、计算参数的标定有一定的参考作用。
另外，本文采用用的2D模型存在一定的局限性，理想化等都较高，实际产品为3D结构，且玻璃为曲面形式，严格上来说在橡胶条长度方向各部分的接触压力存在一定的差异性，因此，在实际项目计算时，应采用3D模型进行建模计算，可得到更符合实际的计算结果。
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