熟練ANSYS橡膠密封分析的案例
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 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。
?
hypermesh-ansys聯合仿真-2D軸對稱橡膠密封分析 ￥3
密封結構為環形軸對稱，蓋板將黑色橡膠圈壓向底部的帶槽基座上，靠橡膠變形回彈與上蓋板和下基座之間的接觸壓力（密封應力）來阻止流體穿過密封界面。蓋板和基座材質都是結構鋼，彈性模量為210000MPa，泊松比為0.3；橡膠圈材質為邵氏硬度75度的EPDM橡膠。本文采用單位制為mm，N，t，s，MPa。
通過hypermesh建立有限元模型設置求解控制輸入到ANSYS進行求解：
ANSYS workbench 橡膠密封圈非線性靜力學分析 ￥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
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習橡膠密封圈的三維模型處理
2、學習橡膠密封圈非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜力學分析步的建立
4、學習橡膠密封圈非線性靜力學分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 橡膠密封圈非線性靜力學分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
?
展開 
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！
“橡膠產品結構仿真實訓營”火熱招生中，全面解析橡膠產品仿真分析方法，助力提升橡膠產品競爭力！
橡膠件密封模擬
橡膠產品疲勞仿真分析
橡膠產品大變形分析
橡膠產品夾層斷裂分析
橡膠產品動靜剛度分析
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
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.
展開 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 橡膠尼龍金屬混合密封特性分析
橡膠尼龍金屬混合密封特性分析
汽車用橡膠密封條性能要求，及拉伸強度測試誤差案例分析
4.有限元分析（CAE）。通過CAE分析軟件，分析設計密封條的結構和受力變形行為，通過計算機模擬密封條在裝車過程中所受的應力和應變分析，驗證或優化改進密封條的結構及材料設計。
近年來CAE分析的應用范圍進一步擴大，利用相關軟件進行擠出口模的流道設計和密封條的隔噪聲性能的分析工作已經開始得到應用。
5.原始（原型）樣件：根據設計的數模，制造手工樣件并進行裝車測試，根據實際需要調整工裝或修改設計。
6.工裝樣件（OTS）：使用批產工裝制造樣件，供測試和整車廠認可。
7.測試：除道路試驗外，各種測試必須在向整車廠遞交工裝樣件之前完成。
汽車密封條性能指標
密封條性能主要由與壽命相關的一些材料性能和與使用相關的功能性能組成。通常材料性能用教練性能表示，使用性能用成品性能表示。
膠料性能
由于密封條使用條件較苛刻，而材料性能決定了產品的使用壽命。特別是對氣候的要求極為苛刻，為保證密封條在這些條件下正常工作，所以通常教練的規格性能有如下項目：
硬度，拉伸強度，拉斷伸長率
這些材料的基本性能要求，通常對其有供貨狀態和熱空氣二組性能要求。根據使用狀態，汽車的使用溫度范圍-40℃-70℃。熱空氣老化溫度一般選擇70℃。
壓縮永久變形
這是由于密封條是利用其材料的高彈性與以車身為主的耦合件之間產生接觸壓力來實現對介質的密封條的。橡膠在壓縮狀態下回發生物理化學變化，當壓縮消失后。這些變化阻止材料恢復到其原來的狀態，于是就產生了壓縮永久變形，因此壓縮永久變形是衡量密封條材料性能的一項重要指標。
展開 雙封封堵器橡膠密封圈的非線性分析
此案例是從（《ABAQUS有限元分析與案例精通--在海洋石油工程）書中的應用重復得到，書中對橡膠密封部分的網格選取雜交單元可能有誤？進行了修改。與需要橡膠部件的同學共享
汽車用橡膠密封條性能要求，及拉伸強度測試誤差案例分析
根據裝車匹配的效果，可對密封條的三維模型進行修正。
4.有限元分析（CAE）。通過CAE分析軟件，分析設計密封條的結構和受力變形行為，通過計算機模擬密封條在裝車過程中所受的應力和應變分析，驗證或優化改進密封條的結構及材料設計。
近年來CAE分析的應用范圍進一步擴大，利用相關軟件進行擠出口模的流道設計和密封條的隔噪聲性能的分析工作已經開始得到應用。
5.原始（原型）樣件：根據設計的數模，制造手工樣件并進行裝車測試，根據實際需要調整工裝或修改設計。
6.工裝樣件（OTS）：使用批產工裝制造樣件，供測試和整車廠認可。
7.測試：除道路試驗外，各種測試必須在向整車廠遞交工裝樣件之前完成。
汽車密封條性能指標
密封條性能主要由與壽命相關的一些材料性能和與使用相關的功能性能組成。通常材料性能用教練性能表示，使用性能用成品性能表示。
膠料性能
由于密封條使用條件較苛刻，而材料性能決定了產品的使用壽命。特別是對氣候的要求極為苛刻，為保證密封條在這些條件下正常工作，所以通常教練的規格性能有如下項目：
硬度，拉伸強度，拉斷伸長率
這些材料的基本性能要求，通常對其有供貨狀態和熱空氣二組性能要求。根據使用狀態，汽車的使用溫度范圍-40℃-70℃。熱空氣老化溫度一般選擇70℃。
壓縮永久變形
這是由于密封條是利用其材料的高彈性與以車身為主的耦合件之間產生接觸壓力來實現對介質的密封條的。橡膠在壓縮狀態下回發生物理化學變化，當壓縮消失后。
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
摘要：橡膠密封圈在現代工業密封結構中占有重要地位。密封件結構的設計直接影響到整個密封系統的工作，如果結構設計不合理，則在工作過程中就容易引起失效，即使是一個很不起眼的密封圈原件的損壞失效，也可以造成價值數百萬元甚至數億元的巨大損失，有時還可能造成不可挽回的環境污染和人員傷害等災難性后果。
比如1971年，蘇聯聯盟11號飛船按程序啟動制動火箭，再返入大氣層時，返回艙和軌道艙分離。但連接兩艙的分離插頭分離后，返回艙的壓力閥門被震開，密封性能被破壞，艙內壓強迅速減小，致使3名宇航員慘死在密封艙中；再如1986年1月28號，美國“挑戰者”號在執行代號STS-51-L的第十次太空任務時，因為右側固態火箭助推器上面的一個僅僅價值數美元的O形密封圈失效，導致一連串的連鎖反應，并且在升空后73秒時，爆炸解體墜毀，機上7名宇航員都在該次意外中罹難，直接經濟損失多達12億美元；又如我國火箭也曾因密封泄漏故障造成衛星不能準確入軌。
本文就以O形密封圈為例帶你學習橡膠制品仿真分析：
1、模型描述：
如圖1所示，簡易的管道連接示意圖，右圖為左圖的刨面圖。這樣我們可以清晰的到藍色部分為壓頭，金屬材質；灰色部分為密封槽，金屬材質；綠色部分為O形密封圈，橡膠材質。
圖1 簡易的管道連接示意圖及其刨面圖
2、模型簡化
考慮到金屬材質相對于橡膠材質要硬度要高很多，一般金屬的楊氏模量為GPa級別，而橡膠的等效楊氏模量一般為MPa級別，所以相對于橡膠而言，金屬部分可以近似看作剛性部件，另外，針對本次仿真的目的而言，我們不關心金屬部分的受力或者形變，綜上原因，在有限元建模時可以將金屬部分設置為解析剛體。
展開 Ansys 案例研究 | O型圈密封分析
概述
O型圈在密封應用中得到了廣泛使用。本模型采用軸對稱方法對O型圈的密封過程進行模擬。
目標
探究超彈性材料的特性
加深對大型非線性變形的理解
了解軸對稱建模的工作原理
步驟
1、在Ansys Workbench中創建一個靜力結構分析系統。
2、定義超彈性材料。
3、導入O型圈幾何模型。該仿真基于二維方案進行，然后通過旋轉得到三維結果。O型圈與設備的橫截面如圖1所示。
圖 1. O型圈軸對稱橫截面示意圖
4、將材料賦予幾何模型。
5、對幾何模型進行網格劃分，采用多區域法。
6、定義分析設置并指定邊界條件。固定底部部件，并將頂部部件向下移動2毫米（圖2）。在O型圈與其他兩個部件之間定義接觸。開啟大變形選項，并定義至少50個子步以確保收斂。
圖2. 邊界條件
7、運行仿真并查看結果。該仿真基于二維軸對稱模型進行求解，在查看結果時，通過對稱擴展功能繞Y軸旋轉擴展顯示為三維效果。O 型圈變形后的總位移云圖如圖 3 所示。
圖3. 總位移云圖
總結
本仿真展示了O型圈密封的過程原理。仿真中使用了超彈性材料和大變形設置。此示例還演示了如何應用軸對稱分析來簡化仿真過程。
【點擊下方查看案例視頻】
展開 Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析
11月11日，Ansys官方『Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析』研討會為您展開介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，還將簡要介紹Ansys最新收購的聚合物材料建模工具PolymerFEM，感興趣的下滑預約學習??
時間：11月11日（星期二），16：00-17：00
內容簡介：
本次網絡研討會主要介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，聚焦于超彈性本構的選取、基于測試數據的材料參數擬合、非線性計算設置與收斂性調試等關鍵技術。 此外，還將簡要介紹Ansys最新收購的聚合物材料建模工具PolymerFEM。
講師：
韓鎮澤 | Ansys高級應用工程師
具備多年結構有限元仿真在不同領域的應用經驗。專注于PCB封裝結構可靠性方案，以及消費電子、半導體等行業應用。主要負責產品：Mechanical，Sherlock，PolymerFEM。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
(web: https://s.jishulink.com/ObT0WL)
- -THE END- -
技術鄰簡介：
技術鄰，是一家深耕工科制造業領域逾二十年的專業技術平臺。
我們的服務覆蓋力學、機械、材料、航空、交通運輸、電子電氣、通信、化工、能源、船舶、冶金、建筑土木、水利測繪等眾多專業方向。以CAE仿真為特色和入口，在結構、流體、電磁、熱動力學、工藝、聲、光及加工工藝等領域，擁有深厚的專家資源和項目經驗。累計幫助1200+企業解決制造業研發困擾，100萬+工程師提升專業能力。
展開 