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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(lái)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(chēng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)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。

O型圈是圓形橡膠圈，是液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的密封件。O形圈可以有圓形、方形、X 形、Y 形橫截面，不同的形狀具有不同的性能和適用性。 01 O型圈的密封原理 O形密封圈是一種雙向密封元件。

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(xiàn)性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置3、學(xué)習(xí)非線(xiàn)性靜力學(xué)分析步的建立4、學(xué)習(xí)橡膠密封圈非線(xiàn)性靜力學(xué)分析的載荷施加案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.

03 Y形密封圈 Y（YX）形圈(Y-ring）的截面為Y形，Y屬唇形密封圈。它是一種密封性、穩(wěn)定性和耐壓性較好、摩擦阻力小、壽命較長(zhǎng)的密封圈，故應(yīng)用也很普遍。

摘要：橡膠密封圈在現(xiàn)代工業(yè)密封結(jié)構(gòu)中占有重要地位。密封件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接影響到整個(gè)密封系統(tǒng)的工作，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，則在工作過(guò)程中就容易引起失效，即使是一個(gè)很不起眼的密封圈原件的損壞失效，也可以造成價(jià)值數(shù)百萬(wàn)元甚至數(shù)億元的巨大損失，有時(shí)還可能造成不可挽回的環(huán)境污染和人員傷害等災(zāi)難性后果。比如1971年，蘇聯(lián)聯(lián)盟11號(hào)飛船按程序啟動(dòng)制動(dòng)火箭，再返入大氣層時(shí)，返回艙和軌道艙分離。

Ls-Dyna在電池包密封圈壓縮仿真中的應(yīng)用 ? LS-DYNA使用同一模型可以同時(shí)求解結(jié)構(gòu)-熱-電等多方面的多物理場(chǎng)問(wèn)題，在仿真過(guò)程中，可以一次性得到結(jié)構(gòu)變形信息、熱信息、電流電壓及剩余載荷等信息?，可以有效地應(yīng)用于電池包密封圈的壓縮仿真，提供詳細(xì)的仿真結(jié)果，幫助工程師優(yōu)化設(shè)計(jì)并減少實(shí)際測(cè)試的需求。

1背景及意義橡膠密封圈廣泛應(yīng)用于密封結(jié)構(gòu)中，諸如金屬管道連接處的密封、混凝土框架橫梁之間的潤(rùn)滑密封等。橡膠圈的材料選取、形狀的設(shè)計(jì)及受力大小對(duì)其密封性能有很大的影響，然而在實(shí)際壓縮試驗(yàn)過(guò)程中很難觀(guān)測(cè)到其受力變形的瞬態(tài)大變形行為。通過(guò)ABAQUS有限元分析可以得到橡膠圈的受力變形過(guò)程，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及優(yōu)化具有較大的幫助，也有利于縮短研發(fā)周期，降低經(jīng)濟(jì)成本。

間隙太小，制造、加工困難；間隙太大，O形圈會(huì)被擠入間隙而損壞。一般內(nèi)壓越大，間隙越小；O形圈材料硬度越大，間隙可放大。當(dāng)間隙值在曲線(xiàn)的左下方時(shí)，將不發(fā)生間隙咬傷即“擠出”現(xiàn)象。 間隙的給定數(shù)值與零件的制造精度有很大關(guān)系。 6）槽壁粗糙度 密封溝槽的表面粗糙度，直接影響著O形圈的密封性和溝槽的工藝性。

當(dāng)密封件沒(méi)有溝槽限制時(shí)，可使用圖2左的模型進(jìn)行仿真分析，當(dāng)密封圈放置在溝槽時(shí)，采用圖2右的模型仿真進(jìn)行分析。 圖2.有限元模型 密封圈的材料為PTFE，在壓縮過(guò)程中存在塑性變形，采用雙線(xiàn)性等向硬化模型來(lái)表征材料的力學(xué)性能。 圖3.材料本構(gòu)模型 共設(shè)置兩對(duì)接觸：（1）蓋板與密封圈之間的接觸；（2）溝槽與密封圈之間的接觸。

一、背景介紹 動(dòng)力電池系統(tǒng)上包含了許多密封結(jié)構(gòu)，在雨季車(chē)輛過(guò)積水路面或者電池包熱失控氣體膨脹時(shí)均可能導(dǎo)致密封結(jié)構(gòu)失效帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)，已成為電池包密封結(jié)構(gòu)面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。 Ls-dyna是一款以顯示動(dòng)力學(xué)分析為主的數(shù)值模擬軟件，該軟件內(nèi)置了多種材料本構(gòu)，對(duì)于不同工程應(yīng)用場(chǎng)景均提供了豐富的解決方案。

密封性檢測(cè)是一項(xiàng)重要的工程質(zhì)量檢測(cè)工作，它主要檢測(cè)各種設(shè)備、管道和容器的密封性能，以確保其在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)發(fā)生泄漏或滲漏等問(wèn)題。對(duì)密封箱密封性的檢測(cè)還沒(méi)有成熟的檢測(cè)手段,在最初采用人工浸泡操作,將密封箱完全浸入水中來(lái)檢測(cè)密封箱的密封性,但通過(guò)人工浸泡操作的方法檢驗(yàn)誤差大、檢驗(yàn)效率低,并且密封箱浸水后需要進(jìn)行干燥處理,流程復(fù)雜,工序繁多。

<p>密封圈常應(yīng)用于結(jié)構(gòu)裝配之間的密封，包括了軸、超彈體和法蘭等相關(guān)組件中。密封圈的密封性能取決于密封圈和接觸構(gòu)件之間的接觸壓力，當(dāng)密封圈周?chē)囊后w壓力差超過(guò)接觸所提供的抵抗力時(shí)，發(fā)生泄漏，密封圈失效。

（8）溝槽內(nèi)徑干涉量C3（a）主密封泄漏量 （b）擋砂瓣尖端接觸間隙圖338溝槽內(nèi)徑干涉量對(duì)各性能參數(shù)的影響規(guī)律圖339溝槽內(nèi)徑干涉量對(duì)主密封接觸壓力的影響規(guī)律3.2.%3.%4 各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)異型密封圈性能影響程度對(duì)比分析對(duì)各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)異型密封圈性能的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如下圖所示：圖342各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)主密封泄漏量的影響范圍

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(guān)所有的分析文件。 ?

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(guò)程，基于Ls-dyna的動(dòng)態(tài)松弛關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程；2）密封圈類(lèi)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(wèn)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(wèn)題；

在這個(gè)案例中，我們來(lái)討論一個(gè)橡膠密封圈去合模線(xiàn)、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.

概述O型圈在密封應(yīng)用中得到了廣泛使用。本模型采用軸對(duì)稱(chēng)方法對(duì)O型圈的密封過(guò)程進(jìn)行模擬。目標(biāo)探究超彈性材料的特性加深對(duì)大型非線(xiàn)性變形的理解了解軸對(duì)稱(chēng)建模的工作原理步驟1、在Ansys Workbench中創(chuàng)建一個(gè)靜力結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)。2、定義超彈性材料。3、導(dǎo)入O型圈幾何模型。該仿真基于二維方案進(jìn)行，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)得到三維結(jié)果。

而橡膠的硬度與密封工作壓力密切相關(guān)，壓力越高，硬度也是越高;參見(jiàn)表4-1-11 注：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工作壓力一般不超過(guò)0.4 Mpa,硬度選擇在(70±5)度;超出0.4 Mpa則按特殊密封裝置設(shè)計(jì)。 溝槽的光潔度要求 溝槽的光潔度、溝槽接觸表面的粗糙度對(duì)密封效果和耐久性有很大影響。