第一个站内站

第一个站内站

O型橡胶密封圈的拉伸过程

O型密封圈的仿真在密封行业很普遍,一般有两个过程,先是密封圈的拉伸过程,再者就是密封圈的压缩过程,在此篇文章之前,有一篇文章(静力学-8)已经仿真出这两个过程,这篇文章,笔者打算来浅述一下拉伸过程中的仿真参数的某些设置。

Ps:材料参数与静力学-8中一致。

1.建立过盈配合模型

注意:

模型在Dm中建立,中间圆形就是O型密封圈,s为密封圈与槽的过盈量。

通常建模的时候,如果接触在一块的草图无论是拉伸或者生成面体中的Add Material都会产生报错(下图1),或者明明是两个part,但是点击生成的时候会发现只产生了一个part(下图2),那是因为AddMaterial选项将两者合并了,因此在拉伸或者生成面体的时候必须使用Add Frozen选项进行冻结。


2.建立接触对


注意:

任何可能接触或已经接触的部分都需要设置接触,否则会发生求解失败。

如果建立了过盈模型,那么就需要设置Pinball的值,这个Pinball的R半径设置多少呢?我们来查看一下Help文档中对Pinball的解释:

根据Help文档,这个Pinball叫做弹球区域,它的作用是为了设置一个接触区域,使橡胶垫片包含在区域中的两个物体即使距离较远或者初始穿透量较大的物体依然判定为接触,由于自动探测接触功能的存在,一般会自动建立已经接触的单元,但是如果两个物体距离较远,系统自动检测不到之间存在接触单元,那么如果Pinball的默认值(系统默认)不满足自动检测,求解过程就会报错,换句话说,在Pinball弹球区域内,不管距离多远或者初始穿透量多大,都被认为是接触。

但是从此图可以看出,虽然设置了接触,但是红色的接触边与蓝色的目标边未同时存在于蓝色的Pinball弹球区域内,我们尝试求解:直接出现不收敛,这是由于弹球区域的大小设置有误,系统无法探测到此接触对而报错。

3.修改Pinball的半径



从上图可以看出,图中标注的R即为Pinball的半径,红色加粗线为接触边,蓝色加粗线为目标边,无论弹球的位置在哪,它都会以弹球半径中心似圆环阵列出若干个圆,在任意一个圆内的接触,即使有初始穿透或Gap,都会默认为接触。

4.建立Mesh

注意:

本案例Mesh网格的需要进一步加密,在Mesh的选项中,除了各种划分网格的操作外,还有低阶单元及高阶单元的设置,这两者的使用情况可以参考周炬老师的静力学(公众号书籍推荐有)书中的详细解析,笔者不在此叙述。

5.建立分析设置

注意:

   这里的子步数量可以参考前几篇文章中的子步解释,在此并不赘述。

   如果存在刚体位移的话,可以打开弱弹簧,但是尽量关闭弱弹簧,以减小弱弹簧对整个系统做功的影响。

6.建立边界条件

7.完成求解

但是从上图中发现一个警告,打开求解信息,发现使用的求解器类型为分布式稀疏求解器(Direct),如下所示:

粗略的讲,在workbench中,求解器类型一种有两种:Direct和Iterative。Direct的算法是基于消除方程组,并将稀疏的刚度矩阵分解为下三角矩阵,这种方法需要较大的硬盘和内存,虽然是基于方程组消除,但是容易奇异的矩阵在求解时并不会产生困难(容易收敛),但是会影响结果的精度,而Iterative(PCG、JCG、ICCG等等)求解器并不是分解矩阵消除方程组,而是进行矩阵的组装,它适用于求解未知和已知的刚度矩阵,并且在绝大多数静态分析中能够很好的解决非线性问题,如下图所示:


因此修改求解器算法为Iterative,再次求解。

从图中可以看出整个求解过程并未产生任何warning与error,因此无论出现warning与error,都必须对其进行查看并处理,否则求解的结果可能会不准确。

虽然应力的值与分布式稀疏求解器求解出的值相同,这是由于简单模型的缘故,如果遇到复杂模型,就不一定了。

总结:此篇文章也就到此为止了,希望继续关注后续推文。

cache
Processed in 0.011396 Second.