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在卸載階段 C-D-E中，點D是密封失效所需接觸應(yīng)力的閾值。在仿真中認為，當密封面上的最大接觸應(yīng)力低于密封的介質(zhì)壓力時，密封就會失效。同時，當介質(zhì)壓力迫使密封面分離時，被壓縮的矩形圈必須發(fā)生回彈來補償由分離引起的應(yīng)力損失，保證密封面間的接觸應(yīng)力始終高于密封的介質(zhì)壓力，這要求矩形圈在初始壓縮下必須具有足夠的回彈量。

本文就以O(shè)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(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(guān)的接觸設(shè)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.

從數(shù)值上看，泄漏量為43 mg/h，牙輪鉆頭儲油囊能夠用于補充的儲量約為25 g，則理論上潤滑脂耗盡需要580 h，若存在壓力波動等復(fù)雜情況，則工作時間會有一定程度的減少。擋砂瓣尖端接觸間隙為0.000129 mm仿真源文件見以下內(nèi)容

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

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。

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。 ?

壓力密封提高安全性? 設(shè)計中的難點‐ 井下操作一般是在高溫高壓性進行，如何在高壓情況下（15~20kpsi）提高井的密封性是工程師關(guān)注的問題‐ 在密封時涉及彈性體和金屬密封件的大非線性變形‐ 磨損后在流體壓力過高的情況下容易產(chǎn)生泄露? Ansys技術(shù)方案‐ 通過Ansys Mechanical強大的非線性結(jié)構(gòu)求解器來了解密封壓力，從而改進高溫、高壓下密封設(shè)計；通過接觸進行流體壓力泄漏研究

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。

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(yīng)用于石油化工、機械和宇航領(lǐng)域。由于橡膠材料具有超彈性能，當受到較大外載時，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(fù)雜的非線性問題。

檢測設(shè)計密封問題 密封分析 密封分析是典型高度非線性流固耦合分析，使用ANSYS 流固耦合解決方案，可以優(yōu)化密封圈參數(shù)提高密封性能，解決泄露風險。

密封結(jié)構(gòu)為環(huán)形軸對稱，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）來阻止流體穿過密封界面。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。

概述O型圈在密封應(yīng)用中得到了廣泛使用。本模型采用軸對稱方法對O型圈的密封過程進行模擬。目標探究超彈性材料的特性加深對大型非線性變形的理解了解軸對稱建模的工作原理步驟1、在Ansys Workbench中創(chuàng)建一個靜力結(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行，然后通過旋轉(zhuǎn)得到三維結(jié)果。

2種約束邊界條件下側(cè)絲的應(yīng)力變化梯度均比中心絲的應(yīng)力變化梯度更加明顯，中心絲的等效應(yīng)力由接觸位置處向中心處逐漸降低，而側(cè)絲的等效應(yīng)力由接觸位置向側(cè)絲外圈快速衰減，其中約束扭轉(zhuǎn)下側(cè)絲等效應(yīng)力接近層狀分布，自由扭轉(zhuǎn)下側(cè)絲的等效應(yīng)力接近于二次曲線狀分布。

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(yīng)力后產(chǎn)生變形。介質(zhì)壓力不作用時，密封圈在自身的彈性作用下，對接觸面產(chǎn)生一個預(yù)接觸壓力。充入壓力介質(zhì)后，密封圈發(fā)生位移，移向低壓側(cè)，彈性變形更大，填充和封閉密封間隙。

“沒接觸過有限元理論，怕聽不懂公式推導(dǎo)”“只會打開Ansys軟件畫簡單模型，不知道怎么開展熱應(yīng)力分析”“擔心課程太復(fù)雜，學完還是不會做自己的項目”——這是絕大多數(shù)零基礎(chǔ)學習者面對Ansys熱應(yīng)力分析時的普遍顧慮。

所以此次仿真，我們對液壓閥塊底面添加一個固定支撐，然后對 4 個內(nèi)部封閉腔施加 42 MPa 的極限壓力。求解后最終觀察液壓閥塊主封閉腔與另外 3 個封閉腔的最小壁厚間隙分別為 3 mm、5 mm 和 7 mm時所受的應(yīng)力與應(yīng)變的情況。1.4 仿真結(jié)果及分析ANSYS Workbench 后處理器提供了友好的用戶界面，可以計算出每個節(jié)點的應(yīng)力值，并能通過云圖的形式表達出來[7]。

工程意義：直接量化密封力、預(yù)緊力或緊固力的保持能力。對于需要長期維持接觸壓力的密封件與橡膠墊片，此數(shù)據(jù)是預(yù)測其密封壽命、評估材料耐壓抗松弛性能的關(guān)鍵依據(jù)。

參考文獻：[1] ANSYS 2022幫助文件喜歡的話，給我點個“贊”、“在看”唄