真空氟胶密封圈有限元分析，关键参数和注意事项

今天带来的是一个应用于光伏设备起真空密封的氟胶密封圈有限元分析。密封圈与两个金属板固定，密封圈位于真空仓的部位承受负压，负压大小为1个标注大气压，即0.1MPa。为了解密封圈在0.1MPA负压作用下的变形情况，特此做有限元分析。依据有限元分析结果，判定设计是否还需优化。

单位系统

本次有限元分析运用ABAQUS软件进行计算，本文及分析中所采用的系统为SI（mm），即mm、N、MPA。本案报告中文字及图片中出现的任何数字，如果未注明，都采用此单位系统。

模型简化

为便于分析，且不影响分析结果，对模型进行简化，简化后的模型如下图所示：

材料参数

金属钣金的材料是SUS316L，密度8.03e-09T/mm3，杨氏模量2.0e5N/mm2，泊松比0。

密封圈材料为VITON，因没有当前材料测试数据，故选择材料库里的EPDM做验证（Viton压变性能优于EPDM，属于加严分析）。EPDM，硬度50±5SHA.密度1.2e-09T/mm3，超弹性选择多项式，输入单轴拉伸、双轴拉伸、平面剪切数据。生成的本构模型如下页所示：

单轴拉伸本构模型

双轴拉伸本构模型

平面剪切本构模型

网格划分：

本报告中模型网格划分如下所示。网格质量满足GBT33582标准表B.3单元质量检查控制参数：

分析步：

求解器设置静力、通用。考虑橡胶大变形，为防止收敛，设2个分析步：

相互作用：

设定密封圈与两个金属板之间接触

边界/载荷：

1、两个金属钣金上端面设为固定；

2、真空仓内的金属圈表面压强0.1Mpa

分析结果：

应力云图

位移云图

结论与建议：

密封圈在受到0.1MPA负压后，其表面最大压强为1.159MPA，最大变形为4.693mm；

此为EPDM数据验证，VITON材料压变性能更好，实际中的变形会降低至少30%；

密封圈应力集中位置如下箭头所示，如需优化，可对应增加R角处理。

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