ansys workbench 18.0
ansys workbench 18.0
密封圈常应用于结构装配之间的密封，包括了轴、超弹体和法兰等相关组件中。密封圈的密封性能取决于密封圈和接触构件之间的接触压力，当密封圈周围的液体压力差超过接触所提供的抵抗力时，发生泄漏，密封圈失效。（下图为平板压缩的变形云图）
Ansys 软件可以利用其非线性分析功能： 1.得出密封圈的变形和应力分布情况； 2.得出密封圈上的接触应力以及其它载荷情况； 3.可以考虑密封圈和相邻构件之间液压渗透载荷对密封圈受力情况的影响。 所有的结果可以帮助工程师了解密封圈的结构设计、密封圈（CAE技术贴）的工作状态来设计合理的结构进行有效密封。传统的密封检测皆是进行打样进行检测，不能有效考虑复杂的工况下的密封圈状态，很多设计都是冗余设计，浪费原材料，增加成本等。 Ansys中液压渗透载荷可以根据接触状态，在接触面上施加液体压力载荷。该载荷是一种按路径加载的载荷，因此，载荷可以按加载路径扩展或是改变。在迭代开始时，程序会自动寻找液压载荷所施加的接触区域中所有可能的起始点，根据这些起始点，程序结合实际的接触状态确定液压加载点。最后，程序将载荷加载在接触对的接触面和目标面上。另外，当接触重新闭合，或是接触压力大于液体压力时，液压渗透载荷将会被移除。
问题描述：如图一个放置着O型密封圈的活塞槽在往复运动中，与缸套接触，并不断压缩空气，形成密闭空间。当下方压力过大时，又可以向上推开活塞，做活塞运动。本案例采用二维模型进行分析，模型通过spaceclaim建模。此案例通过插入APDL命令流，引入液体水压。 案例实施：首先，根据实际参数在Ansys workbench建立二维平面模型，包括活塞（密封圈）、沟槽和缸套三部分组成。如图。
2.添加弹性材料，这里使用的是Neo-Hookean材料模型，材料参数如下:
3.进入Ansys Workbench的Mechanial界面，并添加材料属性，沟槽和缸套是默认的刚性材料，活塞则是定义的超弹性材料。 4.完成材料的添加则需要手动添加接触，依据接触原则：硬表面为目标面，即设置活塞圆表面为接触面，与活塞接触的其它面为目标面（其它接触原则，请自行查资料），如图。红色方框{commans(APDL)}插入命令流：cid_1=cidRMODIF,cid,27,40即在接触单元和目标单元施加液压渗透载荷27Mpa,40Mpa。
5.定义液压载荷的起始点：通过新建组“Named Selections”创建“pressure”和“start_t”,如图，活塞下圆弧面为“pressure”-液压流入的路径，左右两点为起始点-渗透点。如下图
6.划分网格。圆形活塞为超弹性非线性材料，需要添加多层较为精细的网格，以便于易收敛，计算结果精确。如下图
7.施加液压载荷。插入命令流，分别定义液压渗透路径和起始点：cmsel,s,pressureesln,s,1esel,r,type,,cid_1sfe,all,1,pres,,40allsel cmsel,s,start_pteslncsel,r,type,,cid_1sfe,all,2,pres,,1allsel
8.定义边界条件即载荷。如图，缸套施加固定约束“fixed support”；沟槽添加移动载荷“Displacement”:
9.计算分析设置。在有发生塑性变形的非线性分析问题中，需打开-on“Large Deflection”()大变形开关。本例定义两个载荷步，即活塞运动载荷和液压渗透载荷，为方便收敛，增加时间步长（上期2.非线性案例已解释收敛方法，这里不再赘述）其它定义如下图
10.计算结果。添加接触工具，查看压力分布和穿透情况。最大变形量为7.6813mm,最大应力为56.239Mpa。Y方向的支反力为6503.9N。
结论：通过查看结果云图最大变形量为7.6813mm,最大应力为56.239Mpa。Y方向的支反力为6503.9N。当液压最大到40Mpa,并没有发生渗透现象，实验结果证明活塞受到挤压时能保证良好的密封环境，形成密闭的空间，进而有效的压缩空气，增大密闭空间的压力。