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五、結(jié)果展示 經(jīng)過模擬計(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.

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)過程中很難觀測(cè)到其受力變形的瞬態(tài)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(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。

在這個(gè)案例中，我們來討論一個(gè)橡膠密封圈去合模線、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.

02成果掠影 近期，復(fù)旦大學(xué)陳敏教授團(tuán)隊(duì)在開發(fā)高導(dǎo)熱系數(shù)的硅基橡膠復(fù)合材料取得新的進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)提出通過結(jié)合一種新型的非溶劑誘導(dǎo)相分離工藝“原位焊接”策略。結(jié)果表明，室溫硫化硅橡膠(RTV SR)注入后，得到的RTV SR/ W -BN復(fù)合膜在BN負(fù)載僅為15 wt%的情況下，通過面導(dǎo)熱系數(shù)顯著提高至15.4 W/(mK)。

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。 ?

基于經(jīng)驗(yàn)公式的不同硬度下橡膠Mooney?Rivlin模型本構(gòu)參數(shù)的確定方法—使用LS-DYNA隱式算法進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)橡膠壓縮數(shù)值模擬一、引言 橡膠材料的力學(xué)特性一般是通過材料力學(xué)性能試驗(yàn)得到應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)，之后擬合相應(yīng)的本構(gòu)模型來得到其材料系數(shù)，然而這組系數(shù)只能在橡膠相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)變范圍內(nèi)使用，一旦超出實(shí)驗(yàn)應(yīng)變范圍，這組系數(shù)就不再可靠。

圖2 試驗(yàn)楔形裝置 Fig.2 Test wedge device 1.2 試驗(yàn)方法 根據(jù)《橡膠支座 第1部分：隔震橡膠支座試驗(yàn)方法》（GB/T 20688.1—2007）[11]規(guī)定的試驗(yàn)方法，對(duì)橡膠隔震支座進(jìn)行水平壓剪性能試驗(yàn)，以正弦波加載，加載頻率為0.05Hz，每個(gè)工況進(jìn)行4圈加載循環(huán)，取第3圈的實(shí)測(cè)值進(jìn)行分析。

1.4 氯丁橡膠（CR） 氯丁橡膠（CR）為氯丁二烯聚合物，耐天候，耐臭氧老化，有自熄性，耐油性能僅次于丁 腈橡膠，拉伸強(qiáng)度、伸長率、回彈性優(yōu)良，與金屬和織物粘結(jié)性很好。適于制作密封圈及密封型材、膠管、涂層、電線絕緣層、膠布及配制膠粘劑等。制品不耐合成雙酯潤滑油及磷酸酯液壓油。使用溫度范圍-35～130℃。

不同系數(shù)對(duì)過盈配合的影響4、結(jié)論 由以上分析可以看到橡膠的可壓縮性在過盈配合中起到的作用是非常大的。 例如，使用初始 Poisson's Ratio 為 0.499 時(shí)，橡膠相對(duì)于鋼是非常軟的，因?yàn)檫@組系數(shù)確定的橡膠的本構(gòu)模型楊氏模量大約為 3MPa ，體積模量（ ABAQUS 對(duì)系數(shù)的評(píng)估給出的結(jié)果），而鋼的楊氏模量為 210000MPa ，取時(shí)。

圖1 模型裝配圖 圖2 變量輸出 圖3 歷史變量輸出 定義上下模具與橡膠密封墊，摩擦系數(shù)為0.16，定義好之后如圖4所示。定義對(duì)稱、強(qiáng)制位移和固定邊界條件，定義好后如圖5所示。

本案例是O型密封圈受流體壓力作用 問題描述 受流體壓力作用；結(jié)構(gòu)形態(tài)分布如下圖所示，密封圈以橡膠建模，其余以解析剛體建模。

當(dāng)豎向地震動(dòng)較小時(shí)，采用拉壓等強(qiáng)的垂直線性彈簧模擬支座，假定支座的屈服力為接觸界面處的重力載荷與摩擦系數(shù)的乘積。但是，當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)具有較強(qiáng)的豎向分量時(shí)，支座的豎向軸力變化顯著。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)支座與主梁分離，橡膠支座和混凝土墊層在巨大的沖擊作用下完全損壞。在這種情況下，簡化的雙線性模型不能真實(shí)再現(xiàn)橡膠支座的受力行為。

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。

橡膠層用CGAX4和 CGAX3單元建模。加強(qiáng)層使用帶有rebar層的SFMGAX1單元模擬。橡膠層和加強(qiáng)層之間潛入單元約束。橡膠層的彈性模量為6Mpa，泊松比為0.49。剩下的輪胎部分用超彈性材料模型模擬。多應(yīng)變能使用系數(shù)C10=10^6,C01=0和D1=2*10^8。用來模擬骨架纖維的剛性層和徑向成0°，彈性模量為9.87Gpa。壓縮系數(shù)設(shè)置成受拉系數(shù)的百分之一。

根據(jù)上述過程可以發(fā)現(xiàn)，在形狀系數(shù)變小時(shí)，疲勞壽命會(huì)縮減。根據(jù)本次設(shè)計(jì)橋梁實(shí)例，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)不同使用時(shí)間下的支座，分別取5mm和8mm膠層厚度兩種支座進(jìn)行疲勞壽命估算。在測(cè)試估算疲勞壽命時(shí)，不考慮輕型車輛影響，僅僅考慮重載車輛影響，在車輛經(jīng)過時(shí)計(jì)算支座反力不考慮橋梁橫向變形影響，使用本次計(jì)算方法完成測(cè)試，發(fā)現(xiàn)主要由于支座形狀系數(shù)對(duì)橡膠層與鋼板連接邊緣位置的剪應(yīng)力集中現(xiàn)象有很大影響。