有限元分析法在工程密封件设计上

岩土工程有限元分析法法及其应用 学院：土木工程学院 班级：****班 姓名：pantakill 2013.3.15 一、岩土工程的介绍 岩土工程专业是解决各类工程中关于岩石、土的工程技术问题的 科学。虽然岩土工程计算机分析在大多数情况下只能给出定性分析结 果，但岩土工程计算机分析对工程师决策是非常有意义的。开展岩土 工程问题计算机分析研究是一个重要的研究方向。 二、经典岩土极限分析法的发展及其存在的问题 （1）将地基或者土坡引入极限状态有两种方法： 1、增量加载，例如地基承载力； 2、强度折减，例如将地基或者土坡的强度折减fs倍。 （2）土体处于极限平衡状态有两个力学特征： 1、土体已处于濒临破坏失稳状态，因而它可作为岩土工程破坏失 稳的依据； 2、岩土材料强度得到充分发挥。 （3）当前采用的经典极限分析法有如下几类： 1

随着结构复杂的幕墙工的出现，有限元分析法逐渐被工作人员慢慢使用，这种分析方法是一种数学式的计算方法，它的应用范围也比较广泛。它可以在静态分析、静力分析、热分析中等使用，幕墙的结构力学也属于静力学的研究范围。所以有限元法很好的利用了幕墙结构线性和非线性的静力分析，但是目前有限元法采用的是位移法，以3个位移分量作为基本的研究。

针对在静密封条件下使用的一种新型y形橡胶密封圈,利用大型有限元软件ansys对y形密封圈在不同工作压力下的变形与受力情况进行了有限元分析,得出了相应的von-mises应力分布及接触压力分布,并预测了y形密封圈可能出现裂纹的位置,总结了y形密封圈接触压力的变化规律。

采用大型有限元分析软件ansys,对高压计量泵单向阀密封结构的接触破坏和泄漏进行了分析。研究了阀座的等效应力和接触应力随上扣扭矩和高压液体内压的变化规律,并根据阀座接触应力和等效应力的变化确定了高压接头的最大和最小上扣扭矩,在此扭矩范围内,可保证计量泵既不会因为上扣扭矩过小而发生泄漏,又不会因为上扣扭矩过大而压溃。在此基础上,提出单向阀密封装配时应注意的事项,为此类结构的装配和使用提供了一种新的分析方法。

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。

有限元分析方法 课程名称有限元分析方法 题目柱塞泵密封圈接触应力的有限元分析 学生姓名 学号 专业机械工程 学院机械工程 任课教师 柱塞泵密封圈接触应力的有限元分析 柱塞泵密封圈接触应力的有限元分析 1.橡胶密封圈的发展状况 柱塞泵中的密封圈多采用v型橡胶密封圈，是典型的往复式柔性密封。虽然人类对往复式柔性密封的研 究有几十年的历史，但是至今对它的认识还很不够。许多学者发现，在密封的往复行程中，在唇口与密封 表面间有一层油膜，使摩擦系数下降。60年代以后，随着流体动压润滑理论的发展，奥地利的h.blok认 为密封面的润滑问题可设想为滑动轴承流体动压润滑的逆问题，即假设已知压力分布，然后应用雷诺方程 来计算油膜厚度、速度分布、剪切应力、泄漏量与摩擦力。为求得密封表面合理的薄膜形状，首先需要解 决的问题是密封柔性元件与刚性表面间的压力分布曲线。可见，对于柱塞密封

采用含高阶项的mooney-rivlin本构模型对在机械密封沟槽中单侧受限丁腈橡胶o形圈的密封性能进行了数值计算,重点研究了预压缩率和介质压力对o形圈接触应力、接触宽度和峰值应力的影响。模拟计算结果表明:计算值与lindley半经验公式值和wendt实验值较为一致;o形圈预压缩率对主接触面上的接触应力分布有较大影响,而对受限侧接触面上的接触应力分布影响较小;预压缩率越大主接触面上峰值应力越大,而侧接触面上峰值应力基本不变;介质压力作用会对o形圈产生二次压缩,介质压力越大,主接触面和侧接触面上的峰值应力越大。被预压缩橡胶o形圈承受介质压力时,具有"自紧密封"特性,接触应力曲线具有抛物线特性;较小的o形圈预压缩率可以产生较大的接触应力。因此,建议机械密封o形圈的预压缩率不宜过大,以满足机械密封补偿环浮动性和端面追随性的要求。

利用有限元分析软件ansys,建立了橡胶o形圈及其边界的有限元模型,分析计算了不同的o形密封圈径向间隙以及不同的油压下对密封面最大接触压力和vonmises应力的影响,以及它们之间的相互关系,为o型密封圈的合理安装和使用提供了理论依据。

利用有限元分析软件ansys,分析计算了不同的o形密封圈径向间隙以及不同的油压下对密封面最大接触压力和vonmises应力的影响,以及它们之间的相互关系,为o型密封圈的合理安装和使用提供了依据。

运用有限元分析法对准噶尔盆地西北缘红车断裂带三叠—新近系现今构造应力场进行数字模拟,结果显示,三叠—新近系整体处于张性环境.勘探证实,在强张应力分布区探井多见油气,是油气储集和聚集区.红车断裂带三叠—白垩系强张应力区主要分布在西北部边缘,该区域处于构造隆起部位,发育复杂断层体系,形成大量局部构造圈闭,且有大量张性和张扭性裂缝发育,是储集油气有利构造应力场区.新近系强张应力区主要分布在南部,可形成局部构造圈闭,发育张性和张扭性裂缝,具备形成油气藏构造应力场条件.

有限元分析法是指对复杂形态物体的应力及应变进行分析,具有力学性能测试全面、客观、可重复性的特点。目前,有限元分析法已被广泛应用于脊柱畸形、腰椎损伤以及假体植入等人体复杂结构生物力学的研究中。本文主要介绍有限元分析法在腰椎的椎体、间盘、韧带及肌肉组织中的应用,结合其概念、原理、建模方法等,总结该方法在新型内固定物力学特性研究中的优势,探讨其对不同植骨内固定术式选择的临床意义。

针对器件在密封检测过程中的失效现象,采用abaqus有限元模拟软件,建立失效器件外壳的密封试验三维仿真模型,分别对失效结构封装件和改进结构封装件进行密封测试环境下的应力计算分析。计算结果从理论上解释了失效结构在密封试验时易出现严重的因瓷件微裂纹或开裂引起的失效现象。盖板的结构直接影响外壳整体应力的形式,通过结构调整,封装件薄弱区(外壳瓷件区域)的拉应力仅为原结构的63.3%,表明通过盖板结构的改进可有效避免该类失效现象,对封装可靠性的设计有一定的指导意义。

潜油泵轴是潜油电泵机组的关键部件,其强度设计对机组综合能力的发挥意义重大。本文对潜油泵轴做了受力分析,并应用三维实体模型有限元法对潜油泵轴进行了强度分析和计算。计算结果表明,应力较大点主要集中在潜油泵轴的花键部位,该部位是潜油泵轴强度的最薄弱点。实践证明,轴断部位也基本集中在花键根部,说明计算结果和实际应用情况是吻合的。

采用反演法确定了马氏体不锈钢410的johnson-cook本构方程材料参数.剪切实验采用的剪切速率为1～5000s-1,温度为20～1000℃.有限元模拟在abaqus软件平台上进行.采用johnson-cook模型,施加与实验相同的初始条件.通过matlab非线性最小二乘法优化程序来调整有限元模型材料参数,找到合适值,使得模拟得到的力-位移曲线与实验得到曲线相吻合.结果表明,所得参数都能很好地代表不锈钢410在高温高变形速度下的流动特性,johnson-cook模型不能描述材料破坏阶段的行为特征.

目前,国外汽车行业广泛采用cad/cae/cam技术进行汽车前后桥的优化设计,这大大缩短了产品开发周期和制造周期,提高了产品的质量,降低了生产成本。以某公司主导产品140主减速器油封渗漏油为研究对象,其主要研究内容如下:基于ansys软件,针对油封的具体结构,详细分析了创建油封有限元模型的具体建模方案与步骤;根据油封有限元模型,在静态下对影响油封唇口接触压力大小及分布的因素进行分析;分析计算了油封唇口接触宽度、过盈量、腰部厚度以及油封后唇角大小对油封唇口接触压力大小及分布的影响。

采用有限元分析方法对吹瓶机吹塑pet瓶时橡胶密封圈容易出现挤隙现象进行了分析,并重新设计了2种密封结构。有限元模拟分析表明,设计的2种密封结构减小了密封圈在缝隙内的挤出部分,而且能增加接触面积和接触应力。

针对超弹性密封材料的特点,采用增强的拉格朗日接触算法,对阀门密封结构中的m形橡胶圈进行了非线性有限元分析,给出不同位移压缩下密封界面上的接触压应力以评价密封性能,并对影响密封性能的密封基座的工艺因素进行了讨论,为阀门密封件的设计、优化提供理论依据。提出了超弹性接触类问题的有限元求解法,包括模型的简化、橡胶材料参数的确定以及如何选用合适的接触算法。

叙述一种采用自紧密封方式的,由锁环连接的新型快开盲板结构。并采用先进的有限元分析,依据jb4732的要求对快开盲板进行线性化应力评定,证明了这种盲板的密封方式安全可靠,结构和应力分布合理。

针对钢厂实际举升液压缸损坏失效的密封圈建立有限元模型,以位移载荷模拟实际的往复运动速度,分别做了顺行程和逆行程的结构应力分析,得出应力最大值的分布区域,与实际密封圈损坏的部位相一致,并对密封圈进行结构优化。

复合材料密封圈非线性大变形的有限元分析

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。

实践表明:三牙轮钻头中只要一只牙轮的轴承先期损坏,就使整个钻头很快失效。钻头的使用寿命几乎直接取决于钻头轴承的寿命,而轴承的寿命在很大程度上又依赖于密封的寿命。针对目前在高转速条件下,三牙轮钻头轴承的双金属密封系统早期失效严重,导致轴承寿命短,钻头失效更换频繁,大大降低了钻井效率,增加了钻井成本的严重问题,本文开展高速牙轮钻头轴承的双金属密封的有限元研究。阐述了仿真研究的模型建立、网格划分、材料定义、接触定义及边界条件等相关问题。分析了双金属密封中橡胶圈的应变、压缩率的变化规律及两金属环密封面的接触压力分布规律。找到了双金属密封结构中两金属环密封面的接触压力分布趋势不合理及橡胶圈压缩率过大的问题,并提出新型双金属密封结构的改进思路,为新型双金属密封结构的设计提供了较可靠的理论依据。该研究对于提高牙轮钻头的使用寿命,降低钻井成本和提升我国石油钻具的技术水平具有重大实用价值和现实意义。