橡膠套
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-23
橡膠套的視頻教程
橡膠防塵套非線性靜力結構分析——Ansys中級認證系列
橡膠防塵套非線性靜力結構分析——Ansys中級認證系列 適用人群：具有ANSYS Mechanical基礎知識的用戶；參加ANSYS結構工程師中級認證考試人員；從事結構分析的相關科研單位研究人員；從有限元理論研究的院校師生等。
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橡膠套的實例教程
橡膠防塵套的分析包含了幾何、材料和變化狀態（接觸）的非線性。
主要用到了下列特點和能力：
• 三維面-面接觸單元技術
• 基于曲面投影接觸
• 幾何非線性
• Neo-Hookean 超彈性材料
簡介
橡膠防塵套在很多工業應用中用于保護兩個物體的柔性連接點。在汽車行業中，橡膠防塵套覆蓋驅動軸上的等速接頭，以保護它們免受外界因素（灰塵、濕氣和泥漿等）的影響。這些橡膠防塵套設計用于適應接頭的最大可能擺角，并補償軸長度的變化。
基于曲面投影的基礎由接觸單元的關鍵字KEYOPT(4)=3定義，該選項賦予接觸和目標表面的重疊區域接觸約束，而不是單一接觸節點或高斯點，接觸穿透/間隙在重疊區域上計算取平均值。
問題描述
分析考慮橡膠防塵套的一半對稱結構，定義了三個接觸對：一是圓筒軸和橡膠之間的剛柔接觸，另外兩個是防塵套內外表面的自身接觸對。
三維模型如下：
問題分三步加載：
1. 圓筒和防塵套的初始干涉
2. 圓筒的豎直位移（橡膠防塵套的軸向壓縮）
3. 圓筒的轉動（橡膠防塵套的彎曲）
建模：
由于結構的對稱性，只對橡膠套的一半進行了建模。橡膠套采用超彈性材料模型。軸被視為剛體。
建模橡膠防塵套
三維模型是通過使用橡膠防塵套密封輪廓生成的。SOLID185元素用于模擬橡膠防塵套的實際三維結構，如下圖所示。該模型有3387個單元。
建模接觸對
定義了三個接觸對，以模擬軸期間橡膠護套中發生的接觸移動：
• 剛性圓柱軸和橡膠套內表面之間的剛性-柔性接觸。
展開 本案例圖文指導干涉配合與橡膠壓縮，并對典型錯誤給出分析解決辦法。
問題描述
頂部受壓縮載荷作用；
結構形態如下圖所示。
材料信息
除橡膠套以外均以解析剛體模擬，橡膠以超彈性模擬。
rubber；
polynomial
工作目錄
選擇
File > Set Work Directory
設定工作目錄
幾何模組
單擊Open，從工作目錄選擇Bumper.cae并打開
屬性模組
解析剛體無需賦予其材料。
裝配模組
裝配體的建模技巧就是用軟件的Sketch或者CAD將草圖之間的關系提前布局好，然后倒入草圖，使用草圖建模。
分析步模組
分析程序會選擇使用
Static, General
。共包含2個分析步，第一個分析步用于解決干涉配合問題，第二個用于橡膠壓縮（兩個分析步有明顯不同的內容，這也是劃分分析步的關鍵）
求解干涉配合和橡膠壓縮都需要設定合適的初始增量以及最大增量，默認不足以解決問題。官方推薦，一般的非線性初始增量大小可設置為0.1。稍微復雜一點的，可考慮設置0.05，難度很大的一般設置為0.01。都只是推薦值，可以自己嘗試調整。
求解干涉配合，這里推薦初始為0.01。
橡膠壓縮載荷步，增量設置推薦如上。
展開 本案例圖文指導干涉配合與橡膠壓縮，并對典型錯誤給出分析解決辦法。
問題描述
頂部受壓縮載荷作用；結構形態如下圖所示。
材料信息
除橡膠套以外均以解析剛體模擬，橡膠以超彈性模擬。
rubber；polynomial
工作目錄
選擇
File > Set Work Directory
設定工作目錄
幾何模組
單擊Open，從工作目錄選擇Bumper.cae并打開
屬性模組
解析剛體無需賦予其材料。
裝配模組
裝配體的建模技巧就是用軟件的Sketch或者CAD將草圖之間的關系提前布局好，然后倒入草圖，使用草圖建模。
分析步模組
分析程序會選擇使用
Static, General
。共包含2個分析步，第一個分析步用于解決干涉配合問題，第二個用于橡膠壓縮（兩個分析步有明顯不同的內容，這也是劃分分析步的關鍵）
求解干涉配合和橡膠壓縮都需要設定合適的初始增量以及最大增量，默認不足以解決問題。官方推薦，一般的非線性初始增量大小可設置為0.1。稍微復雜一點的，可考慮設置0.05，難度很大的一般設置為0.01。都只是推薦值，可以自己嘗試調整。
求解干涉配合，這里推薦初始為0.01。
橡膠壓縮載荷步，增量設置推薦如上。
展開 邊界條件設置
在Supports中選擇Displacement，Geometry中選擇橡膠套密封的兩個側面，Coordinate System設置為Cylindrical Coordinate System，Y Component設置為0。
還有兩個Displacement如下圖設置：
添加Remote Displacement，Remote Point設置為Scoping Method，Remote Point中選擇Remote Point，設置X Component, Y Component, Z Component, Rotation X, Rotation Y和 and Rotation Z為Tabular，在右側的Tabular Data中Y的第2步和第3步設置為-10，RZ中第3步設置為0.55 rad。
11. Solution
添加Total Deformation，Equivalent (von-Mises)，Equivalent (von-Mises)，在Geometry中橡膠套，并提交計算。
12. 查看結果
非線性的計算時間一般都比較長，需要耐心等待。如果出現不收斂，可修改網格尺寸。在計算中，我使用了默認的網格劃分，計算出現不收斂，后來把網格尺寸改成1mm后計算收斂了。
小結：非線性計算的精髓主要在接觸的設置，對于復雜模型，需要不斷的修改接觸算法等參數，這就需要對接觸的深刻理解以及非線性分析的經驗。關于接觸，目前個人覺得講的非常好的是周炬老師的書（前面小鯨魚已經介紹過很多次），再者就是可以去參考幫助文檔（最近筆者也一直在看幫助，收獲很大）。
展開 橡膠護套密封的非線性分析 ￥15
橡膠護套密封的非線性分析
1.1. 介紹
橡膠護套密封在許多工業應用中用于保護兩個閥體之間的柔性接頭。在汽車工業中，橡膠護套密封覆蓋在驅動軸上的恒速接頭，以保護它們免受外部元素(灰塵、濕度、泥漿等)的影響。這些橡膠護套的設計用于調整關節的最大可能擺動角度，并補償軸長度的變化。
這個橡膠護套密封的例子展示了幾何非線性(大應變和大變形)、非線性材料行為(橡膠)和變化狀態非線性(接觸)。這個例子的目的是展示surface-projection-based接觸方法的優點和確定位移行為的橡膠護套密封，壓力的結果和接觸點的位置的外表面和內表面軸運動期間啟動。
Surface-projection-based 接觸可以通過為接觸區域設置KEYOPT(4) = 3來定義基于表面投影的接觸。
此選項強制接觸約束在接觸和目標表面的重疊區域，而不是在單個接觸節點或高斯點上。在重疊區域上平均計算接觸穿透/間隙。
2.1. 問題描述
在此分析中考慮了半對稱橡膠護套密封。定義了三個接觸對。一種是橡膠套與圓柱軸之間的剛柔接觸，其余兩種是橡膠護套內外表面的自接觸副。
該問題通過三個加載步驟得到解決：
1. 圓柱和橡膠護套間的初始接觸
2. 圓柱的垂直位移(橡膠護套內軸向壓縮)
3. 圓柱的轉動(橡膠護套彎曲)
3.1. 材料模型
橡膠套由橡膠材料制成，在大應變下表現出彈性響應。因此，對于在下面的表格和Workbench截圖中列出的橡膠材料，使用Neo-Hookean模型，這是一種不可壓縮超彈性材料模型。
3.2. 建模
利用結構的對稱性，只建模了橡膠護套的一半。對于橡膠護套，采用超彈性材料模型。軸被設置為剛體。
3.2.1.
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橡膠靴密封非線性仿真6個月前
在汽車行業中，橡膠套封條覆蓋傳動軸上的恒速接頭，以保護其免受外部損害。這是一個完美的模擬示例，用牛頓-拉夫森方法來展示幾何形狀、材料和接觸非線性。
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驅動軸上的速度接頭，用于保護其免受外部因素（如灰塵）的影響，潮濕、泥濘等環境。
材料信息
除橡膠套以外均以解析剛體模擬，橡膠以超彈性模擬。
材料信息
除橡膠套以外均以解析剛體模擬，橡膠以超彈性模擬。
（2）萬向節封套接觸分析
萬向節密封套由橡膠材料制成，其防塵防漏功能，工作中承受大的變形。Abaqus提供多種橡膠材料模型，并依靠其卓越的材料非線性、幾何非線性和接觸非線性功能，可以方便靈活的處理各種復雜的密封件，提高密封效果，延長壽命。
橡膠套采用超彈性材料模型。軸被視為剛體。
建模橡膠防塵套
三維模型是通過使用橡膠防塵套密封輪廓生成的。SOLID185元素用于模擬橡膠防塵套的實際三維結構，如下圖所示。該模型有3387個單元。
建模接觸對
定義了三個接觸對，以模擬軸期間橡膠護套中發生的接觸移動：
• 剛性圓柱軸和橡膠套內表面之間的剛性-柔性接觸。
5、線束在過車身鈑金孔時，需使用橡膠套過孔保護和密封，并在過孔前后做好線束固定。
6、 接插件布置
過程中需要考慮接插件的可操作空間，通常情況下可以在布置過程中，在 CATIA 等 3D 軟件內進行模擬仿真，以確定是否具備插拔操作性。
避開有水濺到或易遭受石擊的部位，如因相關原因必須安裝于此類位置，需使用金屬護板保護。
1.彈性套柱銷聯軸器（標準號GB4323-2002)
A.結構：在結構上與凸緣聯軸器相似，只是用套有橡膠彈性套的注銷代替了聯接螺栓；
B.原理：利用彈性套的彈性變形來補償兩軸的相對位移；
C.特點：彈性套柱銷連軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性套易磨損，壽命較短。
借助專制的快速液壓鉗工具, 用外力使不銹鋼壓緊圈變形, 使其緊密地與 鋼管連接在一起;再套上橡膠密封圈,擰緊不銹鋼螺母(上述橡膠密封圈、 不銹鋼螺母與管 件出廠時已整體組裝)與管件連接。
11.2 脹形連接
用專制的脹形器將薄壁不銹鋼管內脹成一山形臺凸緣, 在凸緣一端套上橡膠密封圈, 擰緊不 銹鋼螺母與管件連接。適用于 DN25~DN50。
7
樓板線盒定位橡膠塊（鋁膜體系）
橡膠塊一次精確定位后續樓層線盒無需重復定位，層層復制；線盒直接套入橡膠塊無需再固定可大大提高線盒預埋效率。
一種是橡膠套與圓柱軸之間的剛柔接觸，其余兩種是橡膠護套內外表面的自接觸副。
該問題通過三個加載步驟得到解決：
1. 圓柱和橡膠護套間的初始接觸
2. 圓柱的垂直位移(橡膠護套內軸向壓縮)
3. 圓柱的轉動(橡膠護套彎曲)
3.1. 材料模型
橡膠套由橡膠材料制成，在大應變下表現出彈性響應。
