潜水器大型舱段三角密封性能有限元分析

以某潜水器大型舱段连接处使用的三角密封结构为研究对象,建立O形圈与三角形沟槽接触的非线性有限元分析模型,仿真分析三角密封结构的橡胶材料硬度、O形圈内径、沟槽倒角尺寸、沟槽圆角尺寸对密封性能的影响规律。结果表明：橡胶材料硬度、沟槽倒角尺寸对密封性能影响较大,O形圈内径与沟槽圆角尺寸对密封性能影响较小;随着橡胶材料硬度的增加,O形圈密封能力增强,但在相同液体压力条件下,橡胶材料硬度越大O形圈应力越高,增大了O形圈被破坏的可能性,因此,在保证密封性能的前提下,要尽可能选取硬度小的O形圈;随着沟槽倒角尺寸的增加,O形圈的密封性能不断下降,同时应力水平也逐渐降低,因此,设计沟槽倒角尺寸时,在保证密封性能的前提下,要尽可能选取大的倒角尺寸。     

安全壳通风隔离阀密封性能的有限元分析

利用大型有限元分析软件ABAQUS对安全壳通风隔离阀的密封垫片进行建模和非线性接触分析,比较了不同倒角密封垫片的VonMises应力和接触压力的大小,有限元分析涉及材料非线性及边界条件非线性。分析结果表明,密封垫片的倒角对垫片上应力和接触面上接触压力的大小都有影响,应当在设计时选择合适的密封垫片倒角。结论对该类蝶阀密封垫片的设计提供了强有力的理论依据。     

水下机器人耐压壳体O形圈密封性能有限元分析

由于水下机器人工作环境的特殊性,对其耐压壳体的密封性能有严格要求,而其O形密封圈在其中起到至关重要的作用。文中基于橡胶密封结构的非线性有限元理论,应用有限元分析软件ABAQUS建立O形密封圈的二维轴对称模型,对某水下机器人耐压壳体中O形密封圈在设计条件下的受力情况及特性进行了分析,得到了在设计水深条件下的O形密封圈变形情况、应力分布及最大接触压力。结果表明：密封面上最大接触压力大于外部海水压力。通过试验验证了某耐压壳体密封设计的可靠性。     

安全壳通风隔离阀密封性能的有限元分析

利用大型有限元分析软件ABAQUS对安全壳通风隔离阀的密封垫片进行建模和非线性接触分析,比较了不同倒角密封垫片的Von Mises应力和接触压力的大小,有限元分析涉及材料非线性及边界条件非线性.分析结果表明,密封垫片的倒角对垫片上应力和接触面上接触压力的大小都有影响,应当在设计时选择合适的密封垫片倒角.结论对该类蝶阀密封垫片的设计提供了强有力的理论依据.     

流体密封橡胶圈密封性能分析

对通用的O形橡胶密封圈结构进行简化,采用罚函数接触单元法,对其中的关键密封元件O形橡胶密封圈采用超弹性单元建立了包含接触的非线性模型,并运用通用大型有限元分析软件ANSYS对其进行了求解。对于不同变形情况下的压缩量,以及压缩后施加侧压后的应力进行了分析。同时还对照计算了O形圈接触界面摩擦因数不同情况下的变形及扭转。结果表明,所采用的方法能够预测O形圈压缩中的变形和应力等特征参数,增加对O形密封圈密封性能的了解,并对同类密封结构设计有一定的指导意义。     

振动环境下O形圈静密封性能分析

基于有限元分析软件ANSYS建立了加挡圈O形圈二维轴对称几何模型，对高压工况下振动对密封圈静密封性能的影响进行研究。首先，给出了振动工况下O形圈的密封行为变化，预测密封件易失效部位；其次，对比分析了不同压力和振动幅值对密封静力学性能的影响。结果表明：较大的介质压力加剧O形圈被挤入张开的密封间隙，活塞杆振动挤压O形圈材料，从而造成应力集中，因此在介质压力较大时，需要注意防震；而提高挡圈材料的回弹性，能有效防止由于振动造成的O形圈的失效损坏。     

O形橡胶密封圈密封性能的有限元分析

利用ANSYS建立了液压系统中液压缸用O形橡胶密封圈的二维轴对称模型,分析计算了O形密封圈缸筒和轴套的间隙、密封轴套槽口倒角半径、O形密封圈的截面尺寸、橡胶材料参数、初始压缩率对密封面最大接触压力和剪切应力的影响。结果表明:O形密封圈缸筒和轴套的间隙对剪切应力的影响很大;轴套沟槽宽度、O形密封圈的截面尺寸和橡胶材料参数对密封面最大接触压力的影响很大;初始压缩率对密封面最大接触压力和剪切应力的影响都很大;对于本文分析的结构,在其它条件不变的情况下密封轴套槽口倒角半径对密封面最大接触压力和剪切应力的影响都不大;分析结果验证了长期使用的经验设计。     

基于有限元的O形橡胶圈密封性能分析

该文首先简要介绍了密封圈工作过程对密封性能的几个影响因素。随后以水下用高压舱的O形橡胶圈密封(以下简称O形圈)过程为分析实例,采用ansys建立密封截面的工作模形,其中O形圈采用超弹性体单元hyper56模拟,密封舱体端面采用刚性单元模拟。通过改变密封截面的参数和介质压力,计算出了不同参数下的仿真结果。最后分析仿真结果总结了几个密封影响因素对密封性能的影响机理,提出如何提高O形圈密封性能的改进方向。     

O形圈轴对称超弹性接触问题的有限元分析

本文采用罚单元接触算法,建立了O形橡胶密封圈的轴对称超弹性接触问题的非线性有限元分析模型,结合国际上通用的有限元分析系统ANSYS程序,对多种型号的O形圈进行了有限元分析,为橡胶密封件的设计计算提供了一条新途径。     

液压缸活塞密封性能的有限元分析

以海底钻机收放系统的收放油缸为研究对象,利用ABAQUS对收活塞杆中O型密封圈的密封性能进行分析,建立了活塞杆的O型密封圈的二维轴对称模型。在海底钻机收放系统最大工作压力为25MPa的环境下,分析了O型密封圈的不同压缩率对接触应力、剪切应力分布情况的影响;同时,进一步分析收放油缸活塞杆上行时,O型密封圈的应力分布情况。     

液压马达中活塞与缸体的密封结构有限元分析

应用有限元法,借助ANSYS软件分析液压马达中活塞和缸体间O形圈加密封环的组合密封和新型膨胀环密封2种典型密封结构,获得2种密封结构在不同工作压力下的变形以及密封圈接触面的应力分布规律,并对2种密封结构的密封效果进行了比较。分析结果表明：随着油压的升高,2种密封结构的范.米塞斯（Von M ises）应力都随之增加,均具有很好的自适应能力,但膨胀环密封更优;2种密封都达到了密封的效果,新型膨胀环密封的密封性能要好于组合密封结构,即使膨胀环密封由于局部应力过高可能造成磨损,但楔形结构可保证其密封效果得到自动补偿。     

矩形橡胶密封圈的有限元分析

利用ANSYS建立了矩形橡胶密封圈的有限元模型,分析了初始压缩率和液体压力对矩形圈变形和密封面处接触压力的影响,并与O形圈进行了对比。结果表明,矩形圈密封面处的接触压力随初始压缩率和液体压力的增加而增大;矩形圈较O形圈的接触压力均匀、密封面大、密封效果好且初始压缩率小、老化速度慢、尺寸稳定性好,但矩形密封圈的接触面积大,散热效果差,只能用于静密封。     

充气密封的非线性有限元分析

基于大型非线性有限元处理软件MSC.Marc,考虑结构的材料非线性、几何非线性和接触非线性,建立了充气式气囊密封的轴对称有限元模型,对其充气密封机制进行了分析,得到了唇口法向接触应力的分布规律;讨论了充气压力、密封压力与充气压力比、轴径对法向接触应力的影响。结果表明,法向接触应力是实现有效密封的关键,该应力随充气压力和轴径的增大而增大;被密封介质压力使得靠近介质一侧的接触应力减小而另一侧的接触应力增大;最大等效Cauchy应力主要集中于气囊壁内的增强纤维层,且随充气压力的增大而增大;为保证密封的效果和密封的可靠性,必须选择合适的结构型式(包括气囊和密封间隙等)和充气压力;利用有限元软件MSC.Marc进行充气密封气囊的仿真设计是可行的。     

O形密封圈密封性能非线性有限元数值模拟

利用ABAQUS软件建立海底采油设备用O形密封圈轴对称模型,对其在不同压缩率、不同油压时的Von Mi-ses应力及密封面接触压力分布规律进行探讨,确定O形密封圈材料易失效位置;分析压缩率和油压对O形密封圈最大Von Mises应力、最大接触压力及最大接触压与油压压差的影响。结果表明:O形密封圈最大Von Mises应力、密封面最大接触压力随压缩率和油压的增加而增加,且O形密封圈在中低高压下的密封能力高于超高下的密封能力,为海底采油设备用O形密封圈的结构设计及选型提供相关参考。     

有限元分析法在工程密封件设计上的应用

基于橡胶应力应变的关系,可以假设橡胶材料具有各种形式的应变能函数,由橡胶的基础实验数据作参数拟和,选取合适的应变能函数。利用大型有限元分析软件ABAQUS,考察了3种类型的橡胶圈的大变形引起的几何非线性和接触非线性。通过建立有限元模型,施加边界条件和载荷等步骤,得出橡胶圈的应力场分布情况,说明有限元分析方法可以适用于研究液压缸的密封性能。     

O形密封圈接触压力的有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS建立了O形橡胶密封圈的二维轴对称模型,分析了在空气介质中O形圈和接触表面之间产生的接触压力与O形圈的截面尺寸、内径、压缩率及硬度的关系,并用统计分析法得到了回归方程。该方程描述了不同参数对O形圈所受接触压力的影响,进而可计算理论摩擦力,并可用于O形密封圈相关结构的力学分析及重要场合下O形圈的正确选用。     

高压氢气环境下橡胶O形圈静密封结构有限元分析

利用ABAQUS软件建立了高压氢气环境下橡胶O形圈静密封结构的有限元分析模型,研究了高压氢气作用下由于橡胶材料的吸氢膨胀对O形圈变形及应力的影响,探讨了不同初始压缩率、氢气压力、沟槽间隙、有无挡圈等工况下O形圈最大Von Mises应力、最大剪切应力和最大接触应力的变化规律。结果表明:高压氢气环境下,吸氢膨胀会导致橡胶O形圈的截面高度和面积的增加,但对O形圈的应力基本无影响。增加O形圈压缩率会提高初始安装工况下的接触应力,有利于初始密封的形成,但当介质压力较大时,过高的压缩率会显著增加剪切应力,导致O形圈发生剪切破坏。相较于低压工况,高压下密封沟槽间隙对O形圈的Mises应力和剪切的影响非常显著,较大的沟槽间隙会使O形圈发生挤出和剪切破坏,而安装密封挡圈可明显改善O形圈的变形和应力情况,有效防止O形圈被挤入沟槽间隙,同时提高密封性能。     

新型辅助密封圈的有限元分析

利用非线性有限元理论建立了某新型辅助密封圈的有限元模型;利用有限元软件MSC.MARC分析了该结构在安装和使用过程中的接触变形、接触密封界面上的接触应力分布及摩擦特性等.结果表明,该密封结构辅助密封性能好,能够承受较高压力,并且与轴之间的摩擦阻力小,耐磨性能好,适用于旋转密封以及往复密封.     

O形橡胶密封圈应力与接触压力的有限元分析

利用大型有限元软件ANSYS对O形橡胶密封圈在不同压缩率和油压下的变形与受力情况进行了分析研究,得出了相应情况下范.米塞斯(Von M ises)应力分布及接触压力与最大接触压力的变化关系。结果表明:随着油压的增加,范.米塞斯(Von M ises)应力相应增加,且应力峰区也相应改变,说明O形圈可能出现裂纹的位置是随着油压而变化的;O形橡胶密封圈与轴之间的最大接触压力随着压缩率、油压的增加而增加,在不同油压作用下,最大接触压力始终大于油压,满足O形圈的密封条件。