橡膠密封墊
關(guān)注創(chuàng)建者：哀莫大于心不死 創(chuàng)建時(shí)間：2020-12-16
橡膠密封墊的視頻教程
盾構(gòu)隧道橡膠密封墊水壓突破模擬
復(fù)現(xiàn)了《A fluid-solid coupled modeling on water seepage through gasketed joint of segmented tunnels》論文中的盾構(gòu)管片密封墊的水壓突破模型，采用Abaqus中的CEL（歐拉-拉格朗日）算法，對盾構(gòu)管片密封墊的水壓突破過程進(jìn)行模擬，模擬了管片接縫內(nèi)混凝土溝槽、橡膠密封墊和水體之間的流固耦合作用，水壓突破過程中各階段密封墊的破壞狀態(tài)
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建模+后處理：ABAQUS基于CEL算法的水壓沖破盾構(gòu)防水密封墊模型
參考《考慮水壓作用過程的盾構(gòu)隧道接縫防水機(jī)制研究》文章，使用Abaqus中的CEL（歐拉-拉格朗日）算法，對盾構(gòu)管片密封墊（三元乙丙EPDM）的水壓突破模型進(jìn)行模擬，模擬了混凝土管片、橡膠密封墊和水壓之間的流固耦合作用，得到了水壓作用下不同階段密封墊的破壞狀態(tài)，可用于分析密封墊的防水機(jī)理。 附件為PPT和模型文件。
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ABAQUS分析VL型橡膠密封圈和O型橡膠密封圈
利用ABAQUS分別建立O型密封圈和VL組合密封圈有限元分析模型，計(jì)算在四種不同壓縮位移下，橡膠的應(yīng)力和接觸壓力的分布，研究兩種密封圈的密封性能。
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橡膠密封墊的實(shí)例教程
結(jié)果顯示橡膠密封墊產(chǎn)生了較大的應(yīng)力和應(yīng)變，會(huì)造成橡膠的應(yīng)力松弛和蠕變，結(jié)構(gòu)失效，失去原有的密封能力。
3. 優(yōu)化方案分析
3.1 優(yōu)化方案的提出
根據(jù)以上分析結(jié)果，由于橡膠密封墊、缸蓋和缸蓋罩的結(jié)構(gòu)形式和材料已經(jīng)不能更改，提出更改設(shè)計(jì)公差達(dá)到改變橡膠密封墊壓縮距離的優(yōu)化方案，更改后截面詳細(xì)尺寸見表3，可得壓縮距離變?yōu)?.4-2.8mm。
3.2優(yōu)化方案的分析與評估
針對優(yōu)化方案，需要同時(shí)評估橡膠密封墊的密封能力和橡膠是否失效。因此，綜合橡膠密封墊最大/最小壓縮距離和橡膠最大/最小硬度，共計(jì)四種組合進(jìn)行有限元分析，分析方法不變。
優(yōu)化方案的密封壓力結(jié)果見圖8。對于兩種截面，在四種組合情況下，橡膠密封墊與缸蓋罩、缸蓋的接觸壓力均大于1Mpa。在無介質(zhì)壓力的情況下，能保證很好的密封效果。
Mises應(yīng)力結(jié)果見圖9，應(yīng)變結(jié)果見圖10。可見優(yōu)化方案中，橡膠密封墊的應(yīng)力和應(yīng)變顯著下降，產(chǎn)生應(yīng)力松弛和蠕變的危險(xiǎn)較小。
按照優(yōu)化方案，修改工藝參數(shù)生產(chǎn)樣件并進(jìn)行了試驗(yàn)，該發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋罩橡膠密封墊未出現(xiàn)壓破碎問題，密封性能也得到了保障。
4. 結(jié)束語
使用Abaqus軟件進(jìn)行橡膠密封墊的二維有限元分析可以較準(zhǔn)確地預(yù)測橡膠密封墊的接觸壓力、應(yīng)力和應(yīng)變的分布情況和數(shù)值，驗(yàn)證橡膠密封墊性能，并且可以根據(jù)分析結(jié)果對橡膠密封墊進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)省試驗(yàn)費(fèi)用，縮短開發(fā)周期。
由于橡膠失效機(jī)理較復(fù)雜，本文僅通過應(yīng)力和應(yīng)變的大小進(jìn)行定性評估，后期有待深入探索。
（引用ABAQUS2014用戶論文集）
文章來源：有限元在線
展開 2.3橡膠密封墊材質(zhì)及安裝方式
① 材質(zhì)的選擇
水一水換熱器中，冷熱介質(zhì)對橡膠密封墊均無腐蝕性。選用橡膠密封墊材質(zhì)的關(guān)鍵是耐溫和密封性能，橡膠密封墊材質(zhì)可按文獻(xiàn)選用。
② 安裝方式的選擇
橡膠密封墊常用安裝方式為粘接式、卡扣式。粘接式是在換熱器組裝時(shí)，將橡膠密封墊用膠水粘接在板片密封槽內(nèi)。卡扣式是在換熱器組裝時(shí)，利用橡膠密封墊和板片邊緣的卡扣結(jié)構(gòu)，將橡膠密封墊固定在板片密封槽內(nèi)。由于卡扣式安裝工作量很小，換熱器拆卸時(shí)橡膠密封墊損壞率低，而且不存在膠水中可能含有的氯離子造成對板片的腐蝕，因此使用較多。
2.4合理選用板片材質(zhì)
不銹鋼板片可能產(chǎn)生腐蝕失效的現(xiàn)象有點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、均勻腐蝕等，應(yīng)力腐蝕的發(fā)生率較高。
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展開 2.3橡膠密封墊材質(zhì)及安裝方式
① 材質(zhì)的選擇
水一水換熱器中，冷熱介質(zhì)對橡膠密封墊均無腐蝕性。選用橡膠密封墊材質(zhì)的關(guān)鍵是耐溫和密封性能，橡膠密封墊材質(zhì)可按文獻(xiàn)選用。
② 安裝方式的選擇
橡膠密封墊常用安裝方式為粘接式、卡扣式。粘接式是在換熱器組裝時(shí)，將橡膠密封墊用膠水粘接在板片密封槽內(nèi)。卡扣式是在換熱器組裝時(shí)，利用橡膠密封墊和板片邊緣的卡扣結(jié)構(gòu)，將橡膠密封墊固定在板片密封槽內(nèi)。由于卡扣式安裝工作量很小，換熱器拆卸時(shí)橡膠密封墊損壞率低，而且不存在膠水中可能含有的氯離子造成對板片的腐蝕，因此使用較多。
2.4合理選用板片材質(zhì)
不銹鋼板片可能產(chǎn)生腐蝕失效的現(xiàn)象有點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、均勻腐蝕等，應(yīng)力腐蝕的發(fā)生率較高。
展開 密封圈是一種常用的密封元器件，具有制造簡單、使用方便、成本低廉等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工、機(jī)械和宇航領(lǐng)域。由于橡膠材料具有超彈性能，當(dāng)受到較大外載時(shí)，表現(xiàn)出高度非線性的特性，往往使得密封圈的精確仿真求解十分困難。
ABAQUS 是一套功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。ABAQUS 包括一個(gè)豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力/位移）問題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析（流體滲透 / 應(yīng)力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析。
橡膠密封墊的密封性常用表面接觸應(yīng)力大小來表示，其力學(xué)行為常用超彈性本構(gòu)模型來描述，同時(shí)橡膠具有黏彈性特性，在長期受壓狀態(tài)下，會(huì)出現(xiàn)力學(xué)松弛現(xiàn)象。
本篇文章展示ABAQUS軟件在仿真橡膠墊的超彈性變形行為及應(yīng)力松弛現(xiàn)象的功能，應(yīng)力釋放模型采用應(yīng)力釋放實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，超彈性模型為Mooney-Rivlin超彈性力學(xué)模型：
在軟件進(jìn)行模型裝配，裝配后如圖1所示。先對上模具施加位移，待橡膠密封墊片獲得一定應(yīng)力場后再仿真應(yīng)力釋放過程，分別采用靜力隱身和粘性分析步，然后設(shè)置場變量和歷史變量輸出，分別如圖2和圖3所示。
展開 在工業(yè)生產(chǎn)中，密封件的作用舉足輕重，尤其是在需要承受流體壓力的場合。今天，我們就來一起探討一下如何利用ANSYS Workbench這一強(qiáng)大的有限元分析軟件，對典型的橡膠圈密封進(jìn)行精確計(jì)算和分析。
一、模型介紹
我們構(gòu)建的模型是一個(gè)圓柱形的軸對稱結(jié)構(gòu)，通過取其截面進(jìn)行模擬分析。這個(gè)模型由三部分組成：左側(cè)是固體部分，中間是橡膠圈，右側(cè)是剛性體。這種設(shè)計(jì)在很多工業(yè)設(shè)備中都能看到，其密封性能直接關(guān)系到設(shè)備的正常運(yùn)行。
二、壓縮與加載
在模擬的初始階段，右側(cè)的剛性體會(huì)上移到指定位置，對橡膠圈進(jìn)行壓縮。這一步是為了模擬實(shí)際安裝過程中橡膠圈的變形情況，確保其能夠適應(yīng)密封槽的形狀。
結(jié)果如圖所示
接下來，我們在橡膠圈的凹槽部分加載流體壓力。這些壓力會(huì)擠壓橡膠與固體、剛性體之間的接觸面，試圖在縫隙位置撐開接觸面。此時(shí)，我們關(guān)注的是接觸面的壓力分布情況，以此來判斷橡膠圈是否能夠提供完好的密封。
流體壓力加載采用命令的方式如下所示
三、材料設(shè)置與接觸條件
橡膠材料的選擇至關(guān)重要，它直接影響到密封件的密封性能和耐用性。在模擬中，我們根據(jù)實(shí)際情況選擇了合適的橡膠材料，并設(shè)定了相應(yīng)的物理參數(shù)。
與此同時(shí)，橡膠與固體、剛性體之間的接觸也被設(shè)定為摩擦接觸，摩擦系數(shù)設(shè)為0.1。為了更準(zhǔn)確地模擬實(shí)際情況，我們還設(shè)置了每步更新剛度的選項(xiàng)，以確保模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。
四、提高收斂性
在進(jìn)行有限元分析時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到不收斂的問題。這可能是由于模型設(shè)置、網(wǎng)格劃分或求解器參數(shù)等原因?qū)е碌摹?/span>
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橡膠密封墊的最新內(nèi)容
橡膠靴密封非線性仿真6個(gè)月前
雖然你在日常生活中可能看不到它們，但橡膠靴密封條在許多工業(yè)應(yīng)用中被用來保護(hù)兩體之間的柔性接合處。在汽車行業(yè)中，橡膠套封條覆蓋傳動(dòng)軸上的恒速接頭，以保護(hù)其免受外部損害。這是一個(gè)完美的模擬示例，用牛頓-拉夫森方法來展示幾何形狀、材料和接觸非線性。
橡膠靴形密封件在許多工業(yè)應(yīng)用中用于保護(hù)柔性接頭
在兩個(gè)物體之間。在汽車行業(yè)中，橡膠防塵罩密封件持續(xù)覆蓋著
驅(qū)動(dòng)軸上的速度接頭
ANSYS workbench 橡膠密封圈非線性靜力學(xué)分析10個(gè)月前
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)橡膠密封圈的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)橡膠密封圈非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性靜力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)橡膠密封圈非線性靜力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS
! ANSYS Update -滲透壓workbench中GUI設(shè)置，及一些橡膠密封的注意事項(xiàng)
!學(xué)習(xí)重點(diǎn)：
2024R2之前，F(xiàn)luid-Pressure-Penetration都需要用APDL進(jìn)行設(shè)置，方法見此鏈接
https://www.yqgqt.org.cn/post/1196709 （包含橡膠材料模型的處理，滲透壓原理，相關(guān)APDL代碼等）
現(xiàn)在可以用
在工業(yè)生產(chǎn)中，密封件的作用舉足輕重，尤其是在需要承受流體壓力的場合。今天，我們就來一起探討一下如何利用ANSYS Workbench這一強(qiáng)大的有限元分析軟件，對典型的橡膠圈密封進(jìn)行精確計(jì)算和分析。
一、模型介紹
我們構(gòu)建的模型是一個(gè)圓柱形的軸對稱結(jié)構(gòu)，通過取其截面進(jìn)行模擬分析。這個(gè)模型由三部分組成：左側(cè)是固體部分，中間是橡膠圈，右側(cè)是剛性體。這種設(shè)計(jì)在很多工業(yè)設(shè)備中都能看到，其密封性能直接關(guān)系到設(shè)備的正常運(yùn)行
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)三維模型的繪制
2、學(xué)習(xí)接觸配合分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置
3、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)螺栓預(yù)緊力的施加
5、學(xué)習(xí)壓力載荷的施加
6、學(xué)習(xí)查看接觸狀態(tài)結(jié)果
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench
海克斯康設(shè)計(jì)仿真團(tuán)隊(duì)與塔塔汽車團(tuán)隊(duì)攜手合作攻克項(xiàng)目并快速找到解決問題的方案
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塔塔汽車擁有英國高端汽車制造商捷豹路虎和韓國商用汽車制造商塔塔大宇。該公司在印度有六個(gè)汽車制造和組裝工廠
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在這個(gè)案例中，我們來討論一個(gè)橡膠密封圈去合模線、飛邊、毛刺的拋光工藝。這種O型密封圈的材質(zhì)有硅膠、ABS、丁晴膠、氟膠、鐵氟龍、橡膠等，拋光工藝是差不多的。
1. O型密封圈拋光前帶合模線及飛邊毛刺的狀態(tài)
材質(zhì)：
橡膠
外觀：
橡膠密封墊失效原因分析
圖2為某發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)過程中，缸蓋罩橡膠密封墊容易出現(xiàn)壓破碎問題。針對此現(xiàn)象，通過有限元分析該橡膠密封墊失效原因。
2.1 建立有限元模型
將橡膠密封墊簡化為平面應(yīng)變問題，圖3為缸蓋罩、橡膠密封墊和缸蓋的截面處幾何模型，有兩種截面形式。
壓縮方向截面詳細(xì)尺寸見表1，可得橡膠密封墊壓縮距離為2.2-3mm。
