汽车车身制造过程中，胶类产品的使用日益广泛与多样化。

在一台普通B级轿车车身上，胶类材料的使用通常超过15~18Kg，在车身上发挥着密封防腐，减震降噪，提升碰撞强度，制件连接等重要作用。

典型车身焊缝密封胶、点焊密封胶、膨胀胶分布

在现有工艺条件下，密封胶烘烤不足（固化率不合格），以及在烘烤固化过程中产生的应力导致钣金变形等问题，已被越来越多的车企关注。

如何在开发初期就了解密封胶在不同温度下的特性表现？甚至在工程设计阶段就能带入数据，最终满足预期固化率，达成计划中的粘胶试用目标？

全新解决方案

ARRK Engineering|埃尔科工程 开发的THESEUS-FE 仿真计算软件，内含OVEN 烘炉模块，可以模拟烘烤过程的温度场数据，导入ABAQUS软件后，进行应力和变形求解。

但是，仅仅使用ABAQUS现有的内置材料模型，无法充分分析粘合材料的高度复杂的特性表征。

密封胶仿真流程示意

为了解决这项技术瓶颈，我们与行业伙伴密切合作，在ABAQUS软件内开发了一个材料用户子程序，即UMAT：User-Material Subroutine，采用先进的模型方程来处理聚合物材料。

通过仿真车体上每个位置的温度，确定粘合剂材料的局部固化水平和粘弹性。每当聚合物未固化的情况发生，塑性变形就会积聚并存储在材料模型中。

材料检测实力

由于密封胶类产品在涂装烘干固化过程的力学行为是非线性的，利用常规的某一过程参数无法准确计算，因此在热变形分析过程中，需要引入该用户定义的的材料属性卡。

动态力学检测分析高分子材料在不同温度条件下的粘弹性行为

ARRK Engineering| 埃尔科工程 位于德国慕尼黑的材料部门，拥有专家技术团队和世界领先的实验室及测试设备，可以支持提供可靠的车身密封胶类材料卡，涉及动态力学、流变性、膨胀性等多项关键特性的测试项目。在拟合数据后，最终形成可供ABAQUS仿真分析调用的材料卡。

应用案例一

结构胶粘接失效案例

1.1 应用背景

轻量化车身设计中，通常会大量采用钢、铝或碳纤维增强材料的多种结合。

1.2 常见问题

使用混合材料的工件在涂装烘炉中的加热和冷却期间，通常会引发各种问题，这是因为混用不同的材料意味着混用不同的热膨胀系数。热应力会造成外表面的变形和凹痕，最坏的情况是粘合剂失效。

1.3 解决方案

通过THESEUS-FE OVEN 模块开展热变形模拟，可用于预测车身温度分布，粘合剂的固化和在油漆干燥过程中产生的变形。

涂装工程师可以预先评估结果，选择合适的粘合材料或进行可能的预处理工艺变更。设计目标是在保证粘合剂充分固化和油漆烘干的同时最大限度地减少永久变形。

应用案例二

密封胶固化率结果

2.1 应用背景

在烘干过程中，粘胶达到最小固化温度开始固化，冷却到最小固化温度，固化停止。这之间的时间差为固化时间，固化时间需达到工艺固化要求，才能固化充分。

2.2 常见问题

车用胶类产品不能够充分固化，因此不能实现工程设计方案要求的相同的功能效果。

2.3 解决方案

采用 THESEUS-FE OVEN 模块、THESEUS-FE UMAT 与 ABAQUS 三方软件关联的仿真方法，可以评价车身任意区域的粘胶，是否能够在现有工艺条件下充分固化。

关于埃尔科

ARRK Engineering GmbH 原名 P+Z Engineering GmbH，成立于1967年，总部位于德国慕尼黑，在英国、罗马尼亚、日本和中国均设有分公司或办公室，是汽车及航空航天等行业内众多国际一线品牌的长期合作伙伴，为客户提供高端的工程开发咨询服务与独家自研产品。

ARRK China|埃尔科中国 是德国 ARRK Engineering GmbH 在中国设立的全资子公司，志为中国汽车领域提供世界一流的工程技术服务。

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