基于LS-DYNA的金属拉链拉合轻滑度仿真与优化设计

国产拉链难以占领高端市场,根本原因在于其经验导向型的产品研发方式。为了在设计端就对产品性能进行把控,将有限元仿真技术运用到拉链的产品开发流程中。为了分析金属拉链的拉合轻滑度,并得到链牙与拉头的特征尺寸对拉合轻滑度的影响,基于接触有限元分析理论和显式计算方法,利用LS-DYNA构建了金属拉链的拉合轻滑度有限元动力学分析模型,并采用拉合轻滑度试验的测试结果验证所构建有限元模型的有效性。此外,利用该模型分析金属拉链在拉合过程中链牙与链牙、链牙与拉头之间的接触位置以及接触力大小,并据此对链牙与拉头结构进行优化设计。研究结果表明,拉链动态拉合过程的数值模拟结果与实验结果具有很好的一致性,拉合轻滑度大小与实测值匹配度很高;减少拉链拉合过程中链牙与链牙、链牙与拉头间的接触,可以有效地降低拉合阻力从而提高拉合轻滑度;通过对链牙与拉头的结构优化,拉链的拉合阻力从1.79N降低为1.60N,轻滑度提高了10.6%,达到了国际同类产品的领先水平。