Abaqus密封分析的案例
ABAQUS 密封過盈配合分析案例 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、掌握密封部件的三維模型繪制
2、理解過盈配合的非線性靜力學分析步的建立
3、學習非線性接觸分析的相互關系的設置
4、了解靜力學網格的劃分
5、學習位移載荷的施加
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
案例介紹了使用ABAQUS進行密封過盈配合分析。
本案例提供了分析相關的分析文件。
基于ABAQUS的橡膠密封圈大變形仿真分析
1背景及意義
橡膠密封圈廣泛應用于密封結構中，諸如金屬管道連接處的密封、混凝土框架橫梁之間的潤滑密封等。橡膠圈的材料選取、形狀的設計及受力大小對其密封性能有很大的影響，然而在實際壓縮試驗過程中很難觀測到其受力變形的瞬態大變形行為。通過ABAQUS有限元分析可以得到橡膠圈的受力變形過程，對產品的設計及優化具有較大的幫助，也有利于縮短研發周期，降低經濟成本。
2模型建立
模型采用常用的橡膠材料與模具裝配模型，如圖1所示。整個建模過程與后續的有限元分析中均采用統一的mm單位制。
圖1 模型基本尺寸
3有限元分析
本案例的有限元分析是在ABAQUS 2017平臺上全程進行的。運用Standard/Explicit分析模塊，之后進入Part模塊創建上述分析模型。建立的有限元模型如圖2所示。模型中主要涉及兩種材料模型，橡膠本構已經很成熟了，選用超彈性Mooney-Rivlin本構，模具使用鋼鐵本構，輸入基本的物理參數即可。橡膠圈及鋼鐵本構參數分別如圖3、4所示。之后定義接觸及邊界條件完成有限元模型的前處理操作。
圖2有限元模型
圖3橡膠圈本構參數
圖4模具本構參數
4結果與討論
模型的后處理操作是在Abaqus/CAE的Visualization模塊，模型求解完成后對云圖只顯示材料填充區域云圖，此時，橡膠材料就從一開始的圓形被壓縮成類似于矩形的形狀，如圖5所示。
圖5應力云圖
5結論
本案例針對橡膠圈進行了一個簡單的大變形分析，從應力云圖來看，仿真結果很好模擬了橡膠圈在壓縮時候的大變形行為，后續可以單獨提取最大變形處的應力應變曲線等，對產品的設計有一定的參考意義。
展開 Abaqus收斂調試高手過招之密封條插拔分析
Abaqus收斂調試高手過招之密封條插拔分析
上一期視頻(觀看地址：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10577)中進行了Abaqus非線性分析不收斂時的應對方法，讓大家在遇到不收斂時不至于手足無措，有一個大概的調試方向。這期視頻反響不錯，不過我覺得結合具體實例講解收斂調試技巧應該會讓學員更容易掌握相關方法，so本次的密封條插拔分析就應運而生了。
接下來是密封條插拔有限元建模要點講解（這一部分主要針對分析基礎薄弱的學員，有基礎的大膽往下拉，從我的調試過程開始看）
A、導入草圖
B、建立PART
為縮減計算規模，將本問題簡化為二維平面應變問題，分別建立玻璃和密封條
C、設置材料參數并賦給玻璃和密封條，橡膠材料用超彈本構M-R模型，玻璃和橡膠條中間的鋼帶用線彈性材料模型。
D、裝配并移動玻璃導槽至起始位置
E、建立兩個STEP,分別對應插入以及拔出的兩個過程，通用靜力分析步
F、建立接觸。設置玻璃與密封條之間的解除關系，摩擦系數為0.55，接觸算法選用增強拉格朗日算法。并對玻璃導槽設置剛體約束，不考慮其變形以加快計算效率
G、邊界條件設置。固定鋼帶下部區域，對玻璃導槽設置位移載荷。
H、網格劃分。網格尺寸為0.3，并設置橡膠為雜交單元，鋼帶以及玻璃為縮減幾分單元（注意選擇平面應變單元類型）
I、提交計算...
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以上是分割線，如果就這樣完成一篇水貼，根本就不是我的風格！下面的內容才是重點，重點，重點！
展開 致宇航員慘死的“O形密封圈”！ABAQUS橡膠制品仿真分析怎么做
如圖2所示
圖2、有限元分析模型
ABAQUS軟件仿真過程
●Part模塊
打開ABAQUS軟件，在其Part模塊選擇Create Part，自動進入草圖模塊依據圖3所示尺寸分別創建橡膠、壓頭和密封槽三個部件。
圖3、模型尺寸示意圖
●Property 模塊
由于兩個金屬部件被創建為解析剛體，其不用附加屬性。橡膠部分為可變形體，我們賦予它超彈性屬性，具體設置如圖4所示
圖4、橡膠屬性設置示意圖
●Assembly模塊：默認即可。
●Step模塊
選擇通用分析步，打開幾何大變形開關（如圖5所示）。
圖5、分析步設置
●Interaction模塊
接觸類型為通用面接觸，接觸屬性為切向摩擦，摩擦系數為0.01，具體設置如圖6所示。
圖6、相互作用屬性設置示意圖
●Load模塊
密封槽參考點設置全約束，壓頭參考點僅放開Y向自由度，設置位移加載3.9mm,其余自由度完全約束。設置完成后模型如圖7所示
圖7、加載設置示意圖
●Mesh模塊
此部分僅需要針對橡膠繪制網格，設置網格尺寸為0.1，網格類型選擇四邊形，繪制網格，網格屬性為CAXRH,具體參數如圖8所示
圖8、網格相關參數設置示意圖
●Optimization模塊
優化模塊，直接跳過
●Job模塊
到這里你就完成了所有的分析計算的準備工作，這個模塊里你需要設置一個新的計算任務，讓ABAQUS軟件知道你需要它針對你設置的模型進行分析計算，需要注意的是我們可以根據自己計算機的性能參數開啟多核心并行計算或者GPU加速計算。
展開 
基于流體壓力的橡膠圈密封有限元仿真分析方法--ANSYS Workbench有限元分析方法--橡膠密封方法
在工業生產中，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這一強大的有限元分析軟件，對典型的橡膠圈密封進行精確計算和分析。
一、模型介紹
我們構建的模型是一個圓柱形的軸對稱結構，通過取其截面進行模擬分析。這個模型由三部分組成：左側是固體部分，中間是橡膠圈，右側是剛性體。這種設計在很多工業設備中都能看到，其密封性能直接關系到設備的正常運行。
二、壓縮與加載
在模擬的初始階段，右側的剛性體會上移到指定位置，對橡膠圈進行壓縮。這一步是為了模擬實際安裝過程中橡膠圈的變形情況，確保其能夠適應密封槽的形狀。
結果如圖所示
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，我們關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、材料設置與接觸條件
橡膠材料的選擇至關重要，它直接影響到密封件的密封性能和耐用性。在模擬中，我們根據實際情況選擇了合適的橡膠材料，并設定了相應的物理參數。
與此同時，橡膠與固體、剛性體之間的接觸也被設定為摩擦接觸，摩擦系數設為0.1。為了更準確地模擬實際情況，我們還設置了每步更新剛度的選項，以確保模擬結果的準確性。
四、提高收斂性
在進行有限元分析時，有時會遇到不收斂的問題。這可能是由于模型設置、網格劃分或求解器參數等原因導致的。
展開 基于Radioss的密封性分析 （原創分析）
問題描述：研究密封橡膠在壓縮過程中行為，判斷是否有泄露風險
分析類型：橡膠密封性
分析平臺：Radioss 14.0
分析人：技術鄰 蔚藍opti
技術難點：橡膠Mooney - Rivlin模型的創建
可代做業務：中面網格劃分,線彈性分析,非線性接觸分析，模態動響應，沖擊，碰撞, 基于Star CCM+的CFD分析
模型敘述：取分析物體的截面，圖中紅色的零件為密封圈，藍色零件視為剛體，在壓縮零件的頂部施加位移。
分別施加密封圈-剛體和密封圈-壓縮部件的接觸，橡膠采用Mooney - Rivlin材料本構。
如下幾幅圖是結果，不對的地方歡迎指出。
展開 Abaqus在橡膠密封墊設計中的工程化應用
結果顯示橡膠密封墊產生了較大的應力和應變，會造成橡膠的應力松弛和蠕變，結構失效，失去原有的密封能力。
3. 優化方案分析
3.1 優化方案的提出
根據以上分析結果，由于橡膠密封墊、缸蓋和缸蓋罩的結構形式和材料已經不能更改，提出更改設計公差達到改變橡膠密封墊壓縮距離的優化方案，更改后截面詳細尺寸見表3，可得壓縮距離變為2.4-2.8mm。
3.2優化方案的分析與評估
針對優化方案，需要同時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，共計四種組合進行有限元分析，分析方法不變。
優化方案的密封壓力結果見圖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。在無介質壓力的情況下，能保證很好的密封效果。
Mises應力結果見圖9，應變結果見圖10。可見優化方案中，橡膠密封墊的應力和應變顯著下降，產生應力松弛和蠕變的危險較小。
按照優化方案，修改工藝參數生產樣件并進行了試驗，該發動機缸蓋罩橡膠密封墊未出現壓破碎問題，密封性能也得到了保障。
4. 結束語
使用Abaqus軟件進行橡膠密封墊的二維有限元分析可以較準確地預測橡膠密封墊的接觸壓力、應力和應變的分布情況和數值，驗證橡膠密封墊性能，并且可以根據分析結果對橡膠密封墊進行結構優化設計，節省試驗費用，縮短開發周期。
由于橡膠失效機理較復雜，本文僅通過應力和應變的大小進行定性評估，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 接觸分析中的橡膠圈密封分析實例附帶TXT
教學視頻，接觸分析主要采用接觸向導進行
過盈裝配分析.txt
密封圈分析命令流.txt
橡膠密封圈分析.zip
ABAQUS案例 | O型橡膠密封環受壓
本案例是O型密封圈受流體壓力作用
問題描述
受流體壓力作用；結構形態分布如下圖所示，密封圈以橡膠建模，其余以解析剛體建模。
材料信息
Rubber；Mooney-Rivlin；c10：3.6MPa；C01：3.87MPa；D：0.001；
工作目錄
選擇
File > Set Work Directory
設定工作目錄
幾何模組
自行建模并分割橡膠圈如下，注意建參考點“RP”
屬性模組
只給橡膠賦予材料
裝配模組
分析步模組
分析程序會選擇使用
Static, General
。共包含三個分析步，
第一個分析步：求解干涉；第二個分析步：外殼上移；第三個分析步：施加壓力。
開啟幾何非線性。增量類型設置為Fixed，增量大小為0.01。
展開 橡膠護套密封的非線性分析 ￥15
加載步驟2：當軸向下移動時，啟動密封被壓縮。軸的垂直運動由軸的中心軸末端的基礎節點(先導節點)的位移控制。向下位移10毫米應用。
加載步驟3：軸繞z軸旋轉31.5°，繞軸中心軸末端的基礎節點(先導節點)旋轉。
設置遠程點
遠端位移設置如下所示：
3.4. 分析和解決方案控制
3.4.1. 載荷步設置
非線性靜力分析分三個荷載步驟進行。分析中考慮了大變形特性。
完成載荷步設置后，打開大變形選項。
設置完成后進行計算求解。
橡膠密封圈應變分析案例，想了解橡膠產品有限元分析的一定要看！
橡膠密封圈是一種最常見的密封件，它以其獨特的結構和性能優勢被廣泛應用于許多機械設備中，它可用于靜密封和往復運動的動密封。
密封圈在使用過程中是依靠橡膠本身的彈性來預先壓縮，給予密封表面一定的接觸，形成在接觸表面上的接觸壓力使其達到密封。密封圈在溝槽內的接觸變形和密封界面上的接觸應力分布是影響其密封性能的重要參數。
橡膠密封圈性能是否可靠，在有限元分析中，判斷其最大等效應力是否小于材料屈服應力即可。采用Hypermesh、Abaqus軟件進行前處理和分析計算，結果一目了然。
MISES應力分析
密封圈的最大MISES應力2.255MPa
沿壓制方向，密封圈變形5mm
密封圈最大彈性主拉應變：36.26%
密封圈最大彈性主壓應變：43.28%
密封圈X方向最大彈性應變：34.69%
密封圈Y方向最大彈性應變：8.1%
密封圈Z方向最大彈性應變：34.69%
通過CAE仿真分析橡膠密封圈的應力變形，表明橡膠密封圈的變形量在安全范圍內，同時為進一步改進結構設計提供了理論依據，在提高零配件產品可靠性、降低產品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著的作用。
展開 
機械密封的失效分析
19.壓蓋的剛性較差，將會出現（圖十九）所示的情況，即靜密封墊片損壞而產生泄漏。
上述典型失效案例可以看出，故障分析是解決密封泄漏和損壞的一種非常有效的方法。這種方法簡單易行，而且很容易發現問題的焦點，并針對性地加以解決。任何一種結構形式的機械密封都有其優點，但也不可避免地存在一些局限，只能通過舉一反三，掌握其原理，從多方面出發考慮，綜合的分析故障原因，再針對不同設備，不同工況，分別加以分析，選擇最佳的配套方案，來解決機械密封的現場故障。
來源：華青科技
通過流體分析驗證低摩擦力矩密封圈
圖4 油壓與摩擦力矩的關系
圖5 滑動表面的油膜壓力分布
3、通過優化V形潤滑槽降低摩擦力矩的驗證
3.1 流體分析條件
摩擦力矩測量結果和滑動表面的油膜壓力分布顯示，出現在V形潤滑槽端部的力與由于油膜壓力(油膜反作用力)導致摩擦力矩降低的力方向相反。油膜反作用力越大，摩擦力矩越低。因此，可認為V形潤滑槽數量越多，寬度越寬，油膜反作用力越大。流體分析證實了這點。
分析用密封圈V形潤滑槽的長度、寬度、深度、角度以及間距的定義如圖6所示。密封圈尺寸為:外徑44 mm，厚度2 mm，寬度2.3 mm。基于流體分析對密封圈的1個V形潤滑槽的流體區域建模，并對由于流體動力效應產生的油膜壓力進行積分得到1個潤滑槽的油膜反作用力。將該力與槽數的乘積定義為1個密封圈的油膜反作用力，并進行了不同條件的比較。需注意的是，與V形潤滑槽的油膜壓力相比，密封圈側面與軸槽側壁接觸區的油膜壓力非常小，可忽略不計。在分析中為便于計算，滑動表面的油膜厚度假定為恒定值5 μm。工作條件設定為：ATF壓力0.6 MPa，溫度20 ℃，轉速1 000r/min。
圖6 密封圈的分析(24個槽)
3.2 流體分析結果
3.2.1 V形潤滑槽的數量
通過對一側有12和24個V形潤滑槽的密封圈進行流體分析，得到1個密封圈的油膜反作用力。V形潤滑槽的間距相同，12和24個槽的長度變化。
展開 ANSYS workbench 橡膠密封圈分析案例 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習三維模型的繪制
2、學習接觸配合分析相關的材料參數設置
3、學習靜力學分析步的建立
4、學習螺栓預緊力的施加
5、學習壓力載荷的施加
6、學習查看接觸狀態結果
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 橡膠密封圈接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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關于汽車線束密封防水措施的分析
4 結 語
本文結合汽車不同區域的防水要求，著重從零部件選型和線束布置兩方面分析了其對線束水密性的影響，并在此基礎上提出了線束防水的措施，以及防水性能的驗證試驗，為今后汽車線束在防水性能方面的提升提供了參考方向。
聲明：本文來源《汽車電器》，作者：田夢， 陳淳， 單黎婷，上汽大眾汽車有限公司，本公眾號經《汽車電器》雜志社授權，可以原創形式發文。
