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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。

因此，傳統的設計方法, 在實驗之前不能預先地對密封結構的性能進行評價,只能依賴于設計者的經驗,這顯然已經不能滿足現代精確設計的要求。本文針對某發動機開發中橡膠密封墊密封問題，利用大型有限元分析軟件Abaqus，建立有限元分析模型，驗證了該橡膠密封墊的失效原因，校核了優化方案的密封性能，為橡膠密封墊密封問題提供了理論依據，使問題得到了解決。

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。

國內外運用有限元分析的方法對密封條結構設計優化，有一定的研究基礎，如Hyung-il Moon 等根據密封條在關門過程中不同的壓縮狀況，采用 MSC.

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。

在進行非線性有限元彈塑性分析時，基于以下幾點假設對問題進行了簡化： 1)不考慮軟金屬鍍層的影響，認為密封接觸面為理想光滑表面，并忽略由于機械加工造成的密封表面加工硬化、表面粗糙度和殘余應力給密封性能帶來的影響。 2)將螺栓擰緊力矩等效為軸向位移載荷，并認為軸向位移載荷通過法蘭均勻作用于密封環上。 3)忽略加工誤差、安裝誤差等不確定性因素的影響，不考慮加工制造、裝配等原因引起的彎曲變形和扭轉變形等。

4 創建有限元仿真模型創建有限元模型首先要進行網格劃分，仿真模擬就是在網格的基礎上進行的。對于受力較大、較密集的位置，假如劃分的網格不夠細致，會導致分析的精度不夠，影響分析結果；而網格劃分過細又會增加電腦計算的負擔，計算時間延長，還有可能造成運行錯誤。因此，網格劃分的質量直接影響有限元分析的準確性，分析最重要的部分就是網格的建立和優化。

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.

通過hypermesh建立有限元模型設置求解控制輸入到ANSYS進行求解：

有限體積法的基礎是將模型離散成若干個控制體，而這里的控制體可理解為有限元的 “單元”，ProNas能量有限元就是以單元為研究對象。

Trelleborg、Parker、Eriks、Lagersmit等密封領域的老牌公司已經使用SIMULIA的ABAQUS有限元分析(FEA)進行了很多應用研究，以幫助它們在開發/測試階段獲得更好的結果。在許多情況下，由于其復雜的幾何形狀和材料特性，在進行實際測試之前，尚不清楚產品的性能。

? PCBA灌封：典型產品 N-Sil 8700 非常柔軟的硅凝膠，保護應力敏感的元器件 低粘度，良好的流動性 雙組份1:1配比，易于灌膠操作 室溫和加熱雙固化方式 ? 外殼密封：典型產品N-Sil 8063G 對多數基材具有良好的粘接性能，如：鋁合金、玻璃、PC等

Marc作為一款功能強大的高級非線性有限元分析軟件

醫用注射器中彈性體塞子的密封行為分析應用案例一家制藥公司向pinPlus尋求幫助，該公司懷疑醫用注射器中的橡膠塞存在密封問題。通過測試發現，注射器的密封部位的彈性橡膠塞出現了損壞。隨后，pinPlus的工程師通過有限元分析（圖1）幫助確定這些缺陷是否會影響塞子的密封性能。 圖1：橡膠塞的有限元分析模型在醫療領域，密封性是一個重要的質量標準。

(3)有限元分析方面，國內從事橡塑密封有限元分析研究起步于21世紀初，目前能夠掌握橡塑密封有限元分析應用軟件的單位很少，尤其是掌握高速PTFE油封有限元數值分析應用軟件的單位更少，有限元分析軟件應用水平相對較低，尚處于起步階段。(4)壽命驗證方面，目前國內的油封試驗臺，最高轉速一般在10 000 r/min，油封唇口的線速度一般不超過30 m/s，與真正意義上的高速油封的線速度差距明顯。

2) 部分甲板廚房抽風機室的內部，艉、中、艏面增加4mm鋼板做成雙墻艙壁，形成密封夾層空間，兩層鋼壁都設阻尼涂料。 3) 甲板房間合計26處所的天花板需穿孔（穿孔面向室內），孔徑按1.8mm。壁板不穿孔。 4) 在部分甲板機艙棚兩側直接面向公共處所和房間的艙壁，在外側增加4mm壓筋板做成的艙壁，形成密封的夾層空間，夾層內設50mm隔音棉。

█組織單位 主辦單位：廣東省膠粘劑行業協會組織機構：博寒展覽(深圳)有限公司 深圳勵悅展覽有限公司 █頂級盛會◎專業、權威，的國際盛會—BOND 2026將邀請韓國、英國、比利時、法國、意大利、德國、美國、中國臺灣等20多個國家和地區預計600家知名企業參與，展出面積預達20000平米。

當密封件沒有溝槽限制時，可使用圖2左的模型進行仿真分析，當密封圈放置在溝槽時，采用圖2右的模型仿真進行分析。 圖2.有限元模型 密封圈的材料為PTFE，在壓縮過程中存在塑性變形，采用雙線性等向硬化模型來表征材料的力學性能。 圖3.材料本構模型 共設置兩對接觸：（1）蓋板與密封圈之間的接觸；（2）溝槽與密封圈之間的接觸。