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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(chǎng)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(duì)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(duì)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。

通過hypermesh建立有限元模型設(shè)置求解控制輸入到ANSYS進(jìn)行求解：

目前市面上的電池包中，主要有三大類密封圈。分別是橡膠類密封圈（材質(zhì)主要為EPDM、SBR）、膠黏劑類（材質(zhì)主要為有機(jī)硅體系）、泡棉膠帶類（材質(zhì)主要為發(fā)泡硅橡膠、聚氨酯等）。

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(duì)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.

在仿真過程中， 設(shè)定三個(gè)分析步， 第一個(gè)分析步施加預(yù)緊位移載荷， 第二步施加工作介質(zhì)壓力，第三個(gè)分析步卸載。仿真過程中下法蘭固定不動(dòng)；第一個(gè)分析步，上法蘭向下移動(dòng)設(shè)定位移； 第二個(gè)分析步， 即工作工況下，在金屬密封環(huán)的密封唇與下法蘭內(nèi)壁區(qū)間區(qū)域施加介質(zhì)壓力；第三個(gè)分析步卸載。仿真結(jié)果如圖所示： 感興趣的朋友，歡迎合作交流！

2臺(tái)或3臺(tái)或更多臺(tái)高性能工作站，對(duì)ANSYS軟件進(jìn)行并行仿真計(jì)算。

壓力密封提高安全性? 設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)‐ 井下操作一般是在高溫高壓性進(jìn)行，如何在高壓情況下（15~20kpsi）提高井的密封性是工程師關(guān)注的問題‐ 在密封時(shí)涉及彈性體和金屬密封件的大非線性變形‐ 磨損后在流體壓力過高的情況下容易產(chǎn)生泄露? Ansys技術(shù)方案‐ 通過Ansys Mechanical強(qiáng)大的非線性結(jié)構(gòu)求解器來了解密封壓力，從而改進(jìn)高溫、高壓下密封設(shè)計(jì)；通過接觸進(jìn)行流體壓力泄漏研究

該公司的主要產(chǎn)品和服務(wù)涉及旋轉(zhuǎn)軸，包括軸承、密封件、潤(rùn)滑管理、人工智能（AI）系統(tǒng)和無線狀態(tài)監(jiān)控。此外，除了實(shí)體的零部件和硬件產(chǎn)品，SKF還開發(fā)了軸承仿真軟件和建模解決方案，包括與第三方工具集成的API，以幫助客戶更準(zhǔn)確、更輕松地仿真軸承。

一、課程適用人群：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生3、從事機(jī)械電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程師4、從事機(jī)械電子產(chǎn)品仿真和優(yōu)化的工程師二、課程軟件：ANSYS Multiphysic Classical & Workbench三、課程目錄：機(jī)械電子產(chǎn)品的綜合性能評(píng)估-ANSYS 12講1．有限元法理論基礎(chǔ)簡(jiǎn)介2.1 ANSYS軟件介紹2.2 ANSYS基本分析過程詳解

三、仿真思路簡(jiǎn)述1）密封圈壓縮仿真需要考慮密封螺栓預(yù)緊過程，基于Ls-dyna的動(dòng)態(tài)松弛關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)這一過程；圖1 創(chuàng)建螺栓截面關(guān)鍵字圖2 施加螺栓預(yù)緊力關(guān)鍵字圖3 動(dòng)態(tài)松弛關(guān)鍵字2）密封圈類型分兩種，一種是完全不可壓縮材料（如硅橡膠），另一種完全可壓縮材料（如發(fā)泡材料），需要使用不同的材料本構(gòu)進(jìn)行模擬；圖4 完全不可壓縮材料本構(gòu)MATL27

多體運(yùn)動(dòng)和振動(dòng) 裝備振動(dòng)及噪音分析 總結(jié) 1、ANSYS 結(jié)構(gòu)分析在檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有大量應(yīng)用； 2、ANSYS結(jié)構(gòu)解決方案可以對(duì)檢測(cè)設(shè)備靜力學(xué)、振動(dòng)、磨損、密封、疲勞等分析，仿真效率高； 3、實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)和仿真相互驗(yàn)證和標(biāo)定，具有多物理耦合分析能力。

三、仿真思路簡(jiǎn)述1）密封圈壓縮仿真需要考慮密封螺栓預(yù)緊過程，基于Ls-dyna的動(dòng)態(tài)松弛關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)這一過程；2）密封圈類型分兩種，一種是完全不可壓縮材料（如硅橡膠），另一種完全可壓縮材料（如發(fā)泡材料），需要使用不同的材料本構(gòu)進(jìn)行模擬；3）密封圈壓縮仿真會(huì)出現(xiàn)密封圈網(wǎng)格畸變導(dǎo)致仿真報(bào)錯(cuò)終止、主從剛度差異較大導(dǎo)致接觸穿透等棘手問題，本人總結(jié)了許多操作技巧解決了網(wǎng)格畸變、接觸穿透等問題；

該公司的主要產(chǎn)品和服務(wù)涉及旋轉(zhuǎn)軸，包括軸承、密封件、潤(rùn)滑管理、人工智能（AI）系統(tǒng)和無線狀態(tài)監(jiān)控。此外，除了實(shí)體的零部件和硬件產(chǎn)品，SKF還開發(fā)了軸承仿真軟件和建模解決方案，包括與第三方工具集成的API，以幫助客戶更準(zhǔn)確、更輕松地仿真軸承。

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(dòng)進(jìn)入草圖模塊依據(jù)圖3所示尺寸分別創(chuàng)建橡膠、壓頭和密封槽三個(gè)部件。圖3、模型尺寸示意圖●Property 模塊由于兩個(gè)金屬部件被創(chuàng)建為解析剛體，其不用附加屬性。

內(nèi)容簡(jiǎn)介 本次獲獎(jiǎng)作品主要講解了以下三部分內(nèi)容：混合動(dòng)力電子電器領(lǐng)域?qū)AE仿真能力和體系的需求；長(zhǎng)安汽車動(dòng)力研究院運(yùn)用Ansys仿真平臺(tái)搭建的仿真能力和仿真體系從系統(tǒng)級(jí)、部件級(jí)和器件級(jí)三個(gè)層級(jí)全生命周期對(duì)電子電器可靠性、效率和安全性進(jìn)行管控；從系統(tǒng)級(jí)、部件級(jí)和器件級(jí)三個(gè)層級(jí)分享了電磁兼容、電機(jī)、PCB板和電磁閥等相應(yīng)應(yīng)用案例。

CAE仿真能力和體系的需求；長(zhǎng)安汽車動(dòng)力研究院運(yùn)用Ansys仿真平臺(tái)搭建的仿真能力和仿真體系從系統(tǒng)級(jí)、部件級(jí)和器件級(jí)三個(gè)層級(jí)全生命周期對(duì)電子電器可靠性、效率和安全性進(jìn)行管控；從系統(tǒng)級(jí)、部件級(jí)和器件級(jí)三個(gè)層級(jí)分享了電磁兼容、電機(jī)、PCB板和電磁閥等相應(yīng)應(yīng)用案例。