CN110765690B - 一种橡胶结构密封分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种橡胶结构密封分析方法，该方法包括创建橡胶结构有限元模型；定义橡胶结构材料属性；定义橡胶结构接触；定义结果输出；定义边界和工况；提交求解器计算；自动结果后处理。本发明通过对通用CAE软件进行二次开发，实现结构密封分析流程化、自动化。本发明整合结构密封分析流程，实现建模、分析、后处理流程自动化，提高工作效率和分析精度，缩短研发周期。
Description
技术领域
本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种橡胶结构密封分析方法。
背景技术
密封结构中橡胶件是一种各向同性、可高度变形、高弹性和压缩性较小的材料。同时，由于橡胶材料的特性非常复杂，其材料和几何特征均呈非线性变化。在实际应用中，往往还存在着边界条件复杂和接触非线性等问题。因此，橡胶结构的有限元分析属于非线性范畴。
现有技术中采用手工创建橡胶结构的有限元模型、定义橡胶材料属性、定义接触、定义输出及结果后处理，耗时十分大，涉及参数多，误操作直接影响到结果的真实性。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是在满足结构强度和气密性等使用性能的条件下，提供一种高效、快速、自动化的橡胶结构密封分析方法。
本发明实施例提供的一种橡胶结构密封分析方法，该方法包括：
第一步，创建橡胶结构有限元模型；
第二步，定义橡胶结构材料属性；
第三步，定义橡胶结构接触；
第四步，定义结果输出；
第五步，定义边界和工况；
第六步，提交求解器计算；
第七步，自动结果后处理。
进一步地，上述方法中，所述创建橡胶结构有限元模型流程包括：
第一步，橡胶件几何分块；
第二步，创建橡胶件切面网格；
第三步，创建橡胶件环向网格。
进一步地，上述方法中，所述创建橡胶件环向网格流程包括：
第一步，选择切面网格；
第二步，选择实体拉伸目标面；
第三步，选择实体拉伸路径；
第四步，指定网格尺寸并创建。
进一步地，上述方法中，所述定义橡胶结构材料属性流程包括：
第一步，定义刚体材料属性；
第二步，定义橡胶超弹性材料属性。
进一步地，所述定义刚体材料属性流程包括：
第一步，创建刚体材料；
第二步，创建刚体属性和材料属性。
进一步地，上述方法中，所述定义橡胶超弹性材料属性流程包括：
第一步，定义橡胶超弹性材料；
第二步，定义橡胶属性。
进一步地，上述方法中，所述定义橡胶结构接触流程包括：
第一步，选择接触类型，可选滑动接触和粘接接触；
第二步，分别选择主从面节点；
第三步，创建滑动接触时需输入摩擦系数并完成创建，创建完成后接触信息后显示表格界面内，支持按行或者全部删除接触对。
进一步地，上述方法中，所述定义边界和工况流程包括：
第一步，创建约束，如约束门框六个方向自由度；
第二步，施加强迫位移；
第三步，定义工况。
进一步地，上述方法中，所述定义结果输出流程包括：
第一步，定义结果云图；
第二步，定义橡胶件变形和接触力输出，可选按区域定义和单独定义。区域可分为左上、上部、右上、右侧、右下、下部、左下和左侧；
第三步，导出定义信息，
进一步地，上述方法中，所述定义橡胶件变形和接触力输出流程包括：
第一步，选择输出位置或者自定义；
第二步，分别选择该区域内与橡胶件接触的两部件各一节点，如舱门上门体和门框，然后再选择接触面。
进一步地，上述方法中，所述提交求解器包括：
第一步，以上所有定义完成后导出计算文件；
第二步，提交ABAQUS求解器计算，计算橡胶件受压至稳定过程，通过查看橡胶件变形和接触力来判定橡胶密封性能。
进一步地，上述方法中，所述自动结果后处理流程包括：
第一步，选择结果文件和定义结果输出文件，软件自动生成变形-接触力关系曲线；
第二步，选择结果文件和橡胶件剖面位置，软件自动生成各剖面橡胶件变形图。
与现有技术相比，本发明整合结构密封分析流程，实现建模、分析、后处理流程自动化，提高工作效率和分析精度，缩短研发周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种橡胶结构密封分析方法流程图；
图2为本发明提供的一种橡胶件分块示意图；
图3为本发明提供的一种橡胶件切面网格划分示意图；
图4为本发明提供的一种橡胶件环向网格划分示意图；
图5为本发明提供的一种橡胶件定义超弹性材料软件面板图；
图6为本发明提供的一种橡胶结构运动件复杂轨迹定义软件面板图；
图7为本发明提供的一种橡胶件按区域定义输出软件面板图；
图8为本发明提供的一种橡胶件各区域变形-接触力关系图；
图9为本发明提供的一种橡胶件各剖面变形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
如图1所示，本发明实施例公开了一种橡胶结构密封分析方法，该方法包括：
第一步，创建橡胶结构有限元模型；
第二步，定义橡胶结构材料属性；
第三步，定义橡胶结构接触；
第四步，定义结果输出；
第五步，定义边界和工况；
第六步，提交求解器计算；
第七步，自动结果后处理。
进一步地，所述创建橡胶结构有限元模型流程包括：
第一步，橡胶件几何分块，将容易发生褶皱区域切分开，如图2所示；
第二步，创建橡胶件切面网格，为了控制网格规模，要求厚度方向两层单元及厚度方向和切面环向单元尺寸之比为1:2，如图3所示；
第三步，创建橡胶件环向网格，为了控制网格规模，要求等直段厚度方向、切面环向和橡胶件环向单元尺寸之比为1:2:4，容易发生褶皱区域则为1:2:2，如图4所示；
进一步地，如图4所示，所述创建橡胶件环向网格流程包括：
第一步，选择切面网格；
第二步，选择实体拉伸目标面；
第三步，选择实体拉伸路径；
第四步，指定网格尺寸并创建。
进一步地，所述定义橡胶结构材料属性流程包括：
第一步，定义刚体材料属性；
第二步，定义橡胶超弹性材料属性；
进一步地，所述定义刚体材料属性流程包括：
第一步，创建刚体材料；
第二步，创建刚体属性和材料属性；
进一步地，所述定义橡胶超弹性材料属性流程包括：
第一步，定义橡胶超弹性材料，如图5所示，按橡胶材料数据是否包含单轴、双轴、平面剪切勾选，通过数据导入按钮导入数据并完成创建；
第二步，定义橡胶属性；
进一步地，所述定义橡胶结构接触流程包括：
第一步，选择接触类型，可选滑动接触和粘接接触；
第二步，分别选择主从面节点；
第三步，创建滑动接触时需输入摩擦系数并完成创建，创建完成后接触信息后显示表格界面内，如图6所示，支持按行或者全部删除接触对；
进一步地，所述定义边界和工况流程包括：
第一步，创建约束，如约束门框六个方向自由度；
第二步，施加强迫位移，有简单轨迹和复杂轨迹可选，如舱门1s内沿着全局坐标系x轴运动1mm情况下应选择简单轨迹类型创建，如舱门1s内在全局坐标系各方向有平动或转动情况下应选择复杂轨迹类型创建，如图7所示；
第三步，定义工况，分析类型设置为几何显示非线性分析；
进一步地，所述定义结果输出流程包括：
第一步，定义结果云图，可选节点位移、单元应力、接触应力、节点支反力、单元应变和能量；
第二步，定义橡胶件变形和接触力输出，可选按区域定义和单独定义。局域可分为左上、上部、右上、右侧、右下、下部、左下和左侧，如图7所示；
第三步，导出定义信息；
进一步地，所述定义橡胶件变形和接触力输出流程包括
第一步，选择输出位置或者自定义；
第二步，分别选择该区域内与橡胶件接触的两部件各一节点，如舱门上门体和门框，然后再选择接触面；
进一步地，所述提交求解器包括：
第一步，以上所有定义完成后导出计算文件；
第二步，提交ABAQUS求解器计算，计算橡胶件受压至稳定过程，通过查看橡胶件变形和接触力来判定橡胶密封性能；
进一步地，所述自动结果后处理流程包括：
第一步，选择结果文件和定义结果输出文件，软件自动生成变形-接触力关系曲线，如图8所示；
第二步，选择结果文件和橡胶件剖面位置，软件自动生成各剖面橡胶件变形图，如图9所示。
综上，本发明实施例通过对通用CAE软件进行二次开发，实现结构密封分析流程化、自动化。本发明在满足结构强度和气密性等使用性能的条件下，提供了一种高效、快速、自动化的结构密封分析方法。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种橡胶结构密封分析方法，其特征在于，该方法包括：
第一步，创建橡胶结构有限元模型；
所述创建橡胶结构有限元模型流程包括：
第1步，橡胶件几何分块；
第2步，创建橡胶件切面网格；
第3步，创建橡胶件环向网格；
第二步，定义橡胶结构材料属性；
第三步，定义橡胶结构接触；
所述定义橡胶结构接触流程包括：
第1步，选择接触类型，所述接触类型包括滑动接触和/或粘接接触；
第2步，分别选择主从面节点；
第3步，创建滑动接触时需输入摩擦系数并完成创建，创建完成后接触信息会显示表格界面内，支持按行或者全部删除接触对；
第四步，定义结果输出；
所述定义结果输出包括：
第1步，定义结果云图；
第2步，定义橡胶件变形和接触力输出；
第3步，导出定义信息，
第五步，定义边界和工况；
第六步，提交求解器计算；
第七步，自动结果后处理；
所述自动结果后处理流程包括：
第1步，选择结果文件和定义结果输出文件，自动生成变形-接触力关系曲线；
第2步，选择结果文件和橡胶件剖面位置，自动生成各剖面橡胶件变形图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述创建橡胶件环向网格流程包括：
第一步，选择切面网格；
第二步，选择实体拉伸目标面；
第三步，选择实体拉伸路径；
第四步，指定网格尺寸并创建。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定义橡胶结构材料属性流程包括：
第一步，定义刚体材料属性；
第二步，定义橡胶超弹性材料属性。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定义刚体材料属性流程包括：
第一步，创建刚体材料；
第二步，创建刚体属性和材料属性。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定义橡胶超弹性材料属性流程包括：
第一步，定义橡胶超弹性材料；
第二步，定义橡胶属性。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定义边界和工况流程包括：
第一步，创建约束；
第二步，施加强迫位移；
第三步，定义工况。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定义橡胶件变形和接触力输出流程包括：
第一步，选择输出位置或者自定义；
第二步，分别选择该区域内与橡胶件接触的两部件各一节点，然后再选择接触面。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提交求解器包括：
第一步，所有定义完成后导出计算文件；
第二步，提交ABAQUS求解器计算，计算橡胶件受压至稳定过程，通过查看橡胶件变形和接触力来判定橡胶密封性能。
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