CN109325253B - 一种密封件密封性模拟测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种密封件密封性模拟测试方法，该模拟测试方法通过该密封件的密封性模拟测试方法能够通过计算机来模拟密封件的密封性，这样就无需再通过直接在产品上来检测密封件的密封性，可大量节省测试的时间，提高工作效率，降低测试成本；同时该方法还具有建模简单快捷，计算量小，计算收敛性好等优点。

Description

一种密封件密封性模拟测试方法

技术领域

本发明涉及计算机模拟技术领域，特别涉及一种能够通过计算机模拟密封件力学性能的测试方法。

背景技术

密封件是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件的材料或零件。密封件虽小，但它的作用使它成为国防、化工、石油、煤炭、交通运输和机械制造等国民经济主要行业中的基础部件和配件，在国民经济发展中占有相当重要的地位。无论航空、航海、石油、化工，还是机械、发电、冶金、矿山等，均离不开密封件，凡是有机、泵、管、阀的地方，均依赖于密封件。

在使用密封件的产品中，由于密封件的作用往往会导致结构本身发生变形翘曲，这样就有可能影响设计的使用或美观，一些机构运动的系统（如门，窗等）由于密封件的作用往往很容易发生变形，这样也会影响机构正常工作。为了保证产品、机构能够正常使用，目前很多产品都要对密封件的力学性能进行测试，目前常用的方式就是直接在产品上进行测试，采用这种方式往往需要大量的时间，测试成本较高，测试时工序也较为复杂，不是非常方便。

随着计算机模拟技术的快速发展，如何通过计算机来模拟密封件的密封性一直是本领域技术人员急需要解决的一个技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够通过计算机来模拟密封件密封特性的方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供密封件密封性模拟测试方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1）通过画图软件设置一密封件模型，在密封件模型的上边缘设置与其水平相切的母材，以所述母材所在的水平线作为上控制线，沿垂直母材方向向下移动密封件模型厚度的距离，形成与密封件模型下边缘水平相切的下控制线；

2）在上控制线上，按照模拟精度要求输入等分数n，，将上控制线等分为n份并在等分处生成上控制线等分几何点，在CAD模型中，线段（控制线）的长度是已知的；

3）将上控制线等分几何点向下控制线投影在下控制线上形成下控制线等分几何点；

4）将上控制线等分几何点和下控制线等分几何点一一对应连接，对应连接的上控制等分几何点、下控制线等分几何点及连线形成类弹簧单元，将该密封件变形特性作为的材料属性输入到类弹簧单元；

5）通过上控制线等分几何点并垂直于类弹簧单元几何线生成四边形该四变形作为密封件的壳单元与母材建立接触关系；该四变形垂直于上控制线的几何点，过该等分几何点垂直于一直线并过一个指定点可以确定一个唯一平面；

6）将下控制线等分几何点与有限元模型上的连接点连接，通过有限元方法计算密封件的压缩量和接触压力，通过类弹簧单元的压缩量和接触压力判断密封件的密封性能。

优选的，步骤4）中，密封件的变形特性的确定需测量力与密封件的变形量，只需取P3，P2和P1点处的力作为测试参数既可。通过曲线拟合的方式可以得到两线段的交点P3，P2为实验结束点，P1点为P2点加一小值0.01，即P1=P2-0.01。

如上所述，本密封件密封性模拟测试方法具有以下有益效果：通过该密封件的密封性模拟测试方法能够通过计算机来模拟密封件的密封性，这样就无需再通过直接在产品上来检测密封件的密封性，可大量节省测试的时间，提高工作效率，降低测试成本；同时该方法还具有建模简单快捷，计算量小，计算收敛性好等优点。

附图说明

图1为本发明实施例密封件模型与母材的示意图。

图2为本发明实施例上控制等分几何点的示意图。

图3为本发明实施例下控制等分几何点的示意图。

图4为本发明实施例类弹簧单元的示意图。

图5为本发明实施例密封件的变形特性示意图。

图6为本发明实施例密封件的壳单元与母材建立接触关系示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种密封件密封性模拟测试方法，其包括如下步骤：

首先如图1所示，通过画图软件cad在计算机上描绘一密封件模型，并在密封件模型的上边缘设置与其相切的母材，并以该母材所在的水平线作为上控制线，沿垂直母材方向向下移动密封件模型厚度的距离，形成与密封件模型下边缘水平相切的下控制线。

接着如图2所示，在上控制线上，按照模拟精度要求输入等分数n，将上控制线等分为n份并在等分处生成上控制线等分几何点，在CAD模型中，线段（控制线）的长度是已知。接着如图3所示，在将上控制线等分几何点向下控制线投影在下控制线上形成下控制线等分几何点。

然后如图4所示，将上控制线等分几何点和下控制线等分几何点一一对应连接，对应连接的上控制等分几何点、下控制线等分几何点及连线形成类弹簧单元，将该密封件变形特性作为的材料属性输入到类弹簧单元。密封件的变形特性的确定需测量力与密封件的变形量，只需取P3，P2和P1点处的力作为测试参数既可。如图5所示，在测量密封件力与变形的数据时，测量P3，P2和P1点处的力即可，将这些数据作为材料属性输入到类弹簧单元中。P1，P2和P3位移值的选取根据密封件的形式和使用情况不同而不同。通过曲线拟合的方式可以得到两线段的交点P3，P2为实验结束点，P1点为P2点加一小值0.01，即P1=P2-0.01。

最后如图6所示，通过上控制线等分几何点并垂直于类弹簧单元几何线生成四边形该四变形垂直于上控制线的几何点，过该等分几何点垂直于一直线并过一个指定点可以确定一个唯一平面，该四变形作为密封件的壳单元与母材建立接触关系；将下控制线等分几何点与有限元模型上的连接点连接，通过有限元方法计算密封件的压缩量和接触压力，通过类弹簧单元的压缩量和接触压力判断密封件的密封性能。

通过该密封件的密封性模拟测试方法能够通过计算机来模拟密封件的密封性，这样就无需再通过直接在产品上来检测密封件的密封性，可大量节省测试的时间，提高工作效率，降低测试成本；同时该方法还具有建模简单快捷，计算量小，计算收敛性好等优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (1)

1.一种密封件密封性模拟测试方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1）通过画图软件设置一密封件模型，在密封件模型的上边缘设置与其水平相切的母材，以所述母材所在的水平线作为上控制线，沿垂直母材方向向下移动密封件模型厚度的距离，形成与密封件模型下边缘水平相切的下控制线；

2）在上控制线上，按照模拟精度要求输入等分数n，将上控制线等分为n份并在等分处生成上控制线等分几何点；

3）将上控制线等分几何点向下控制线投影，在下控制线上形成下控制线等分几何点；

4）将上控制线等分几何点和下控制线等分几何点一一对应连接，对应连接的上控制线等分几何点、下控制线等分几何点及连线形成类弹簧单元，将作为该密封件变形特性的材料属性输入到类弹簧单元；

5）通过上控制线等分几何点并垂直于类弹簧单元几何线生成四边形作为有限元模型，该四边形作为密封件的壳单元与母材建立接触关系；

6）将下控制线等分几何点与有限元模型上的连接点连接，通过有限元方法计算密封件的压缩量和接触压力，通过类弹簧单元的压缩量和接触压力判断密封件的密封性能。

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