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圖5應力云圖5結論本案例針對橡膠圈進行了一個簡單的大變形分析，從應力云圖來看，仿真結果很好模擬了橡膠圈在壓縮時候的大變形行為，后續可以單獨提取最大變形處的應力應變曲線等，對產品的設計有一定的參考意義。

五、結果展示 經過模擬計算，我們得到了橡膠圈的位移結果圖。 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化橡膠圈密封的設計。

本文就以O形密封圈為例帶你學習橡膠制品仿真分析：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色部分為壓頭，金屬材質；灰色部分為密封槽，金屬材質；綠色部分為O形密封圈，橡膠材質。

③幾何的非線性：即位移的大小對結構的響應發生影響，包括大轉動、大位移、幾何剛性化等問題．在橡膠制品的仿真分析過程中，以上三種非線性類型均有涉及，如果分析設置不當，極其容易導致求解困難，特別是對變形復雜（比如和多個不規則邊界接觸、變形很大等）情況。這樣一來，如何實現橡膠制品大變形的仿真便成我們較為關心的問題。

本案例仿真了密封圈接觸變形及變形回復過程，模擬結果如圖所示：</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>

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（材質主要為EPDM、SBR）、膠黏劑類（材質主要為有機硅體系）、泡棉膠帶類（材質主要為發泡硅橡膠、聚氨酯等）。

密封裝置設計加工時，若使O形圈壓縮量過小，就會引起泄漏；壓縮量過大則會導致O形密封圈橡膠應力松弛而引起泄漏。同樣，O形圈工作中拉伸過度，也會加速老化而引起泄漏。世界各國的標準對此都有較嚴格的規定。

等效應力（Von-Mises 應力）可以用來評價材料是否發生屈服，此外，等效應力越大的區域，密封圈產生裂紋或永久變形的風險就越大， 圖1.密封圈壓縮-回彈過程中的密封特性 數值模擬： 考慮到密封結構和受力的對稱性，可以將其簡化為圖中的二維軸對稱模型進行仿真分析。

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.

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、環繞糾纏墊圈等。 　　(1)橡膠平墊圈：變形容易，壓緊時不艱苦，但耐壓、耐溫能力都較差，只用于壓力低、溫度不高方。

密封圈是一種常用的密封元器件，具有制造簡單、使用方便、成本低廉等特點，廣泛應用于石油化工、機械和宇航領域。由于橡膠材料具有超彈性能，當受到較大外載時，表現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 是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。

圖5 完全可壓縮材料本構MATL573）密封圈壓縮仿真會出現密封圈網格畸變導致仿真報錯終止、主從剛度差異較大導致接觸穿透等棘手問題，本人總結了許多操作技巧解決了網格畸變、接觸穿透等問題：a.根據密封圈的設計形式（開孔型、閉合型）分別采取不同的網格離散方式；b.對于和密封圈接觸的零部件不能進行過度的前處理簡化；c.密封圈材料不推薦使用全積分單元；d.密封圈網格邊界應小于其它施壓零部件的網格邊界

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，得到密封力與關門速度關系；吳文濤等、陳敏等分別使用 Mooney-Rivlin 或 Ogden 模型對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行了表征，同時利用<a href="/major/Abaqus 或Marc 軟件對其變形特性進行了模擬；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

，幾何大變形、材料非線性、接觸非線性、熱機耦合等仿真方面具有豐富經驗。

三、仿真思路簡述1）密封圈壓縮仿真需要考慮密封螺栓預緊過程，基于Ls-dyna的動態松弛關鍵字實現這一過程；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（如發泡材料），需要使用不同的材料本構進行模擬；3）密封圈壓縮仿真會出現密封圈網格畸變導致仿真報錯終止、主從剛度差異較大導致接觸穿透等棘手問題，本人總結了許多操作技巧解決了網格畸變、接觸穿透等問題；

天然橡膠天然橡膠與多數合成橡膠相比，具有良好的綜合力學性能，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，膠碗和旋轉唇形密封圈，能顯著地提高使用時間。

該功能捕捉了流體被壓入橡膠密封圈和殼體間滲透效果，從而無需直接對流體進行建模。該Marc仿真功能基于接觸壓力，并考慮了接觸面滲入流體的影響。流體壓力可以逐漸滲透到接觸表面下方，以模擬流體在壓力增加時的效果。以下示例用于說明該過程。如圖2所示的D形密封圈首先在安裝階段被壓縮，然后施加流體壓力。

選擇壓縮變形較小的橡膠材料對密封性能是有利的，而硬度對于O型圈耐壓和抗擠又是至關重要的。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）根據國標和實踐經驗，橡膠在規定溫度下的壓縮永久變形最大不超過50%。

圖16 流體滲壓 圖17 如圖17所示，O型密封圈裝入密封槽后，承受接觸壓縮應力后產生變形。介質壓力不作用時，密封圈在自身的彈性作用下，對接觸面產生一個預接觸壓力。充入壓力介質后，密封圈發生位移，移向低壓側，彈性變形更大，填充和封閉密封間隙。