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圖5應(yīng)力云圖5結(jié)論本案例針對(duì)橡膠圈進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的大變形分析，從應(yīng)力云圖來(lái)看，仿真結(jié)果很好模擬了橡膠圈在壓縮時(shí)候的大變形行為，后續(xù)可以單獨(dú)提取最大變形處的應(yīng)力應(yīng)變曲線等，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有一定的參考意義。

五、結(jié)果展示 經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算，我們得到了橡膠圈的位移結(jié)果圖。 從圖中可以清晰地看到橡膠圈在受到壓縮和流體壓力作用下的變形情況。這些結(jié)果為我們提供了寶貴的參考信息，有助于我們更好地理解和優(yōu)化橡膠圈密封的設(shè)計(jì)。

本文就以O(shè)形密封圈為例帶你學(xué)習(xí)橡膠制品仿真分析：1、模型描述：如圖1所示，簡(jiǎn)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(lán)色部分為壓頭，金屬材質(zhì)；灰色部分為密封槽，金屬材質(zhì)；綠色部分為O形密封圈，橡膠材質(zhì)。

本案例仿真了密封圈接觸變形及變形回復(fù)過(guò)程，模擬結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202110/97c5e68e339e4619bcba887dc372e416.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p>感興趣的朋友可以下載模型，也可以加我，歡迎交流</p><p><br></p>

③幾何的非線性：即位移的大小對(duì)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)發(fā)生影響，包括大轉(zhuǎn)動(dòng)、大位移、幾何剛性化等問(wèn)題．在橡膠制品的仿真分析過(guò)程中，以上三種非線性類型均有涉及，如果分析設(shè)置不當(dāng)，極其容易導(dǎo)致求解困難，特別是對(duì)變形復(fù)雜（比如和多個(gè)不規(guī)則邊界接觸、變形很大等）情況。這樣一來(lái)，如何實(shí)現(xiàn)橡膠制品大變形的仿真便成我們較為關(guān)心的問(wèn)題。

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）。

密封裝置設(shè)計(jì)加工時(shí)，若使O形圈壓縮量過(guò)小，就會(huì)引起泄漏；壓縮量過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致O形密封圈橡膠應(yīng)力松弛而引起泄漏。同樣，O形圈工作中拉伸過(guò)度，也會(huì)加速老化而引起泄漏。世界各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此都有較嚴(yán)格的規(guī)定。

等效應(yīng)力（Von-Mises 應(yīng)力）可以用來(lái)評(píng)價(jià)材料是否發(fā)生屈服，此外，等效應(yīng)力越大的區(qū)域，密封圈產(chǎn)生裂紋或永久變形的風(fēng)險(xiǎn)就越大， 圖1.密封圈壓縮-回彈過(guò)程中的密封特性 數(shù)值模擬： 考慮到密封結(jié)構(gòu)和受力的對(duì)稱性，可以將其簡(jiǎn)化為圖中的二維軸對(duì)稱模型進(jìn)行仿真分析。

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.

常有墊圈有：橡膠平墊圈、橡膠O形圈、塑料平墊圈、聚四氟乙烯包墊圈、石棉橡膠墊圈、金屬平墊圈、金屬異形墊圈、金屬包皮墊圈、波形墊圈、環(huán)繞糾纏墊圈等。 　　(1)橡膠平墊圈：變形容易，壓緊時(shí)不艱苦，但耐壓、耐溫能力都較差，只用于壓力低、溫度不高方。

Marc 軟件，建立了密封條的三維仿真模型，分析了密封條的壓縮、起皺情況，得到密封力與關(guān)門(mén)速度關(guān)系；吳文濤等、陳敏等分別使用 Mooney-Rivlin 或 Ogden 模型對(duì)工程中常用的密封件如O型、+Y-型、唇形密封圈的材料屬性進(jìn)行了表征，同時(shí)利用<a href="/major/Abaqus 或Marc 軟件對(duì)其變形特性進(jìn)行了模擬；王勇 建立了密封條的幾何模型與橡膠材料模型，并確立了有限元分析的邊界條件

密封圈是一種常用的密封元器件，具有制造簡(jiǎn)單、使用方便、成本低廉等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工、機(jī)械和宇航領(lǐng)域。由于橡膠材料具有超彈性能，當(dāng)受到較大外載時(shí)，表現(xiàn)出高度非線性的特性，往往使得密封圈的精確仿真求解十分困難。 ABAQUS 是一套功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件，其解決問(wèn)題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問(wèn)題。

，幾何大變形、材料非線性、接觸非線性、熱機(jī)耦合等仿真方面具有豐富經(jīng)驗(yàn)。

圖5 完全可壓縮材料本構(gòu)MATL573）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：a.根據(jù)密封圈的設(shè)計(jì)形式（開(kāi)孔型、閉合型）分別采取不同的網(wǎng)格離散方式；b.對(duì)于和密封圈接觸的零部件不能進(jìn)行過(guò)度的前處理簡(jiǎn)化；c.密封圈材料不推薦使用全積分單元；d.密封圈網(wǎng)格邊界應(yīng)小于其它施壓零部件的網(wǎng)格邊界

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；

天然橡膠天然橡膠與多數(shù)合成橡膠相比，具有良好的綜合力學(xué)性能，耐寒性，較高的回彈性及耐磨性。不耐礦物油，但在植物油和醇類中較穩(wěn)定。 氟橡膠氟橡膠具有突出的耐熱（200～250℃），耐油性能，可用于制造氣缸套密封圈，膠碗和旋轉(zhuǎn)唇形密封圈，能顯著地提高使用時(shí)間。

密封結(jié)構(gòu)為環(huán)形軸對(duì)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(yīng)力）來(lái)阻止流體穿過(guò)密封界面。蓋板和基座材質(zhì)都是結(jié)構(gòu)鋼，彈性模量為210000MPa，泊松比為0.3；橡膠圈材質(zhì)為邵氏硬度75度的EPDM橡膠。本文采用單位制為mm，N，t，s，MPa。

任何形狀的密封圈在 安裝時(shí)，必須保證適當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，過(guò)小不能密封，過(guò)大則摩擦力增大，且易于損壞，因此，安裝密封圈的溝槽尺寸和表面精度必須按有關(guān)手冊(cè)給出的數(shù)據(jù)嚴(yán)格保證。

此項(xiàng)測(cè)試獲得的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)，能極大提升模型在復(fù)雜多軸應(yīng)力狀態(tài)下（例如：橡膠密封圈膨脹、橡膠減振器壓縮、輪胎胎面接地等工況）的預(yù)測(cè)精度。為獲得這一關(guān)鍵數(shù)據(jù)，我司提供傳統(tǒng)16爪周向夾持與充氣式膨脹兩種等雙軸拉伸測(cè)試方法，可根據(jù)您的具體需求進(jìn)行選擇。