隨著技術的發展，人們對產品的防護等級要求越來越高，尤其是在電子產品中。如何使用有限元軟件進行防水性能的研究，為產品設計提供指導呢？以往我們總是通過接觸壓力判斷是否滲水：如果接觸壓力大于滲水時的臨界壓力，則防水性能可靠，否則不可靠。這種方法很容易理解，但是結論通常是不可靠的。Abaqus提供了一種名為壓力滲透（Pressurepenetration）的方法，利用該方法可以進行防水性能研究。

 深圳市有限元科技有限公司是Abaqus軟件的一級代理商，并代理國外其他多款cae軟件，有限元科技是以工程仿真軟件開發為核心，集cae咨詢、cae培訓、cae軟件研發與銷售為一體的高科技企業。公司秉承以最高質量的產品和最高質量的服務滿足客戶的各種需求的服務理念，致力于為客戶提供一站式cae整體解決方案，目前已為全國超過500家企業提供cae分析服務。如需購買軟件或咨詢服務等請聯系在線客服，QQ：2039363860/4006046636。

 我們通常所說的IP防護等級，IPXX，前一個數值代表防塵等級，后一個數值代表防水等級。下圖為防水等級說明。好的手機已經能夠做到防水等級7或者更高，放在1米水深30分鐘沒有水侵入。

圖1 防水等級說明

 今天，有限元科技小編通過一個例子講述如何使用Abaqus有限元仿真分析軟件的壓力滲透來進行電子產品的防水性能研究，并通過結果說明以往的利用接觸壓力判斷是否滲水為什么不可靠。

模型如圖所示，模型中包含兩個分析步：

圖2分析模型

 Step1：底部剛性平板固定，頂部剛性平板施加向下的位移模擬壓縮；

 Step2：左側表面施加流體壓力，并定義壓力滲透模擬頂部接觸的防水性能。

 由于模型中的接觸比較多，可以使用通用接觸進行定義，但是壓力滲透必須是基于接觸對定義的。定義方式如下：首先定義一個接觸對，然后在接觸中選擇Pressurepenetration，www.featech.com.cn在彈出窗口中選擇之前定義的接觸對。

圖3選擇Pressurepenetration

圖4定義Pressurepenetration

 其中：

 RegiononMaster和RegiononMaster分別為主面和從面暴露在流體下的節點。如果主面為解析面，主面節點為空。如果有多個滲透區域，可以通過+號進行添加多個；

 CriticalContactPressure為臨界接觸壓力，一旦接觸壓力小于該臨界壓力，壓力滲透就開始發生。該值通常通過試驗測試得到，本例設為0；

 FluidPressure為流體壓力，和圖2中定義的壓力一致；

 Penetrationtime：www.featech.com.cn當壓力滲透準則滿足時，如果立即施加全部的流體流體壓力，則接觸表面附近的應變過大可能導致收斂困難。對于大應變問題，也可能發生嚴重的網格畸變。因此，為了獲得平滑的解，流體壓力在該段時間內從零慢慢地升高全部壓力載荷。可以為默認的Ramp，也可以自定義幅值曲線。

 分析結果：

 第一個分析步結束時的頂部接觸壓力如下，如果按照以往的經驗，接觸壓力大于0說明具有一定的防水能力。

圖5頂部接觸壓力分布（第一個分析步結束時）

 實際上，在流體滲透的作用下，頂部已經完全喪失了密封能力，如圖6，第二個分析步結束時的頂部接觸壓力分布，這時候的接觸壓力為0，流體已經彎曲滲入了。

圖6頂部接觸壓力分布（第二個分析步結束時）

 為了更為方便的觀察流體滲入的情況，可以將結果切換到滲透壓力（PPRESS）。從下圖可以明顯的觀察到頂部接觸面中流體的滲入情況，在分析步結束時，接觸面之間已經充滿了流體，也就是說完全喪失了防水能力。

圖7流體滲透壓力分布（左圖分布時間為0.222，右圖為分析步結束時）

 結論：

 Abaqus的Pressurepenetration利用接觸對可以方便的定義，利用該功能可以很方便的研究結構的密封性能。通過CSTRESS和PPRESS變量輸出結果，可以方便的查看流體滲透情況。

電子產品更新越來越快，合理利用有限元分析方法來提升產品核心競爭力將是未來的趨勢。