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本期海克斯康直播講堂請到了CAE 結構仿真專家宋金松講師為大家帶來Marc在橡膠密封領域的應用，從理論、材料實驗、本構參數擬合進行系統說明，對橡塑密封材料結構的仿真過程以及橡塑仿真案例進行介紹，并通過簡單的案例操作對橡膠密封常規仿真過程進行演示，趕快報名吧！

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。

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。

會議主題：航空領域仿真分析--復合材料強度與損傷容限分析、熱分析、橡膠密封分析會議時間：2022/06/07，13:30-16:30關鍵詞：航空航天，仿真分析，復合材料，強度與損傷分析、熱分析、橡膠密封活動摘要：航空航天工業是Abaqus最重要的應用領域之一，波音、空中客車、洛克希德-馬丁等長期合作的用戶。

因此，塔塔汽車公司決定使用Marc軟件來克服橡膠密封仿真的問題。Marc有助于預測車門開啟和關閉工況的車門密封件的性能。基于上述仿真的置信度，進行了進一步的研究，以評估密封件其他參數的靈敏度，例如：密封件厚度、球部直徑、接觸表面之間的間隙和材料特性。接下來，在仿真中捕捉密封的裝配順序。

這些壓力會擠壓橡膠與固體、剛性體之間的接觸面，試圖在縫隙位置撐開接觸面。此時，我們關注的是接觸面的壓力分布情況，以此來判斷橡膠圈是否能夠提供完好的密封。 流體壓力加載采用命令的方式如下所示 三、材料設置與接觸條件 橡膠材料的選擇至關重要，它直接影響到密封件的密封性能和耐用性。

雖然你在日常生活中可能看不到它們，但橡膠靴密封條在許多工業應用中被用來保護兩體之間的柔性接合處。在汽車行業中，橡膠套封條覆蓋傳動軸上的恒速接頭，以保護其免受外部損害。這是一個完美的模擬示例，用牛頓-拉夫森方法來展示幾何形狀、材料和接觸非線性。 橡膠靴形密封件在許多工業應用中用于保護柔性接頭 在兩個物體之間。

密封結構為環形軸對稱，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（密封應力）來阻止流體穿過密封界面。蓋板和基座材質都是結構鋼，彈性模量為210000MPa，泊松比為0.3；橡膠圈材質為邵氏硬度75度的EPDM橡膠。本文采用單位制為mm，N，t，s，MPa。

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；圖1 創建螺栓截面關鍵字圖2 施加螺栓預緊力關鍵字圖3 動態松弛關鍵字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；圖4 完全不可壓縮材料本構MATL27

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）。

例如，從壓緊螺栓來說，可分T形螺栓(用于壓力≤16千克/平方厘米低壓閥門)、雙頭螺栓和活節螺栓等。從壓蓋來說，可分整體式和組合式。 　　(2)壓緊螺母：這類形式，外形尺寸小，但壓緊力受限制，只使用于小閥門。 2、填料。填料函內，以填料與閥桿直接接觸并布滿填料函，阻止介質外漏。

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；

2.2 單元選擇 對密封條而言，如果密封條周向變形小，可以將變形方式從平面應變而簡化成二維仿真，單元尺寸0.3 mm。密實橡膠材料用不可壓的四節點平面應變 Herrmann 單元 （MSC. Marc 中單元類型 80），海綿橡膠一般采用Foam 模型，可選用任意四邊形平面應變單元 （MSC.Marc 中單元類型11），金屬骨架采用四節點平面應變全積分單元（MSC.

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.

先對上模具施加位移，待橡膠密封墊片獲得一定應力場后再仿真應力釋放過程，分別采用靜力隱身和粘性分析步，然后設置場變量和歷史變量輸出，分別如圖2和圖3所示。

此外，法蘭接頭在操作工況下由于溫度、壓力的作用，螺栓變形伸長，墊片蠕變松弛、回彈能力下降，墊片材料老化、變質等也會造成法蘭與法蘭密封面之間的泄漏。這種發生在墊片與法蘭密封面之間的泄漏稱為“界面泄漏”。 2.滲透泄漏 非金屬墊片通常由植物纖維、動物纖維、礦物纖維或化學纖維與橡膠黏結壓制而成，或由柔性石墨等多孔材料制作而成。

此外，法蘭接頭在操作工況下由于溫度、壓力的作用，螺栓變形伸長，墊片蠕變松弛、回彈能力下降，墊片材料老化、變質等也會造成法蘭與法蘭密封面之間的泄漏。這種發生在墊片與法蘭密封面之間的泄漏稱為“界面泄漏”。2.滲透泄漏非金屬墊片通常由植物纖維、動物纖維、礦物纖維或化學纖維與橡膠黏結壓制而成，或由柔性石墨等多孔材料制作而成。

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所有的分析文件。 ?

如果泄漏閥門的填料外壁形狀復雜或修整條件不允許時，可在輔助夾具底部墊一塊石棉橡膠板或橡膠板，擰緊夾具螺栓，使墊在下面的橡膠板能很好地堵塞貼合面縫隙。輔助夾具上應有一個與注劑旋塞閥相配的螺紋貼塊，接下來同壁厚的填料函操作一致，整個密封作業完成后，不要立刻開關閥門，等密封注劑固化后，才可投入正常使用。