ABAQUS压缩永久变形计算公式推导和应用场景

密封垫压缩永久变形这个公式，第一次看到的时候觉得挺绕，实际用起来就那么回事。记一下。

压缩永久变形=(压缩前高度-压缩释放后密封垫高度)/(压缩前高度×压缩量)。分母不是压缩前高度本身，是压缩前高度乘以压缩量，也就是压缩位移量。分子是压缩前后自由高度的变化量。两个一除，本质上就是“不可恢复的那部分变形占压缩位移的比例”。这个比值越小说明密封垫回弹越好，回弹越好密封性能越持久。

20mm厚密封垫，压缩25%，压缩永久变形5%，永久压缩变形后的厚度算出来是19.75mm。验算一下，压缩位移=20×0.25=5mm，永久变形量=5×0.05=0.25mm，所以释放后厚度=20-0.25=19.75mm。反推公式也对，压缩永久变形=(20-19.75)/(20×0.25)=0.25/5=0.05，5%。

GB/T 7759里压缩永久变形的标准试验条件：压缩率25%，温度70°C×24h或者23°C×72h，试样是直径29mm、高12.5mm的圆柱或者类似尺寸的块。ASTM D395的Method B也是25%压缩率，条件可以选70小时@100°C或者22小时@70°C。不同的测试条件出来的永久变形值差别很大，比较的时候必须说明测试条件，光说“5%”没有意义。

有一次做一个法兰密封垫的选型，供应商给的样本上写着压缩永久变形≤8%，按这个数据算出来20mm的垫片释放后能回到19.6mm，够用。结果实测装上去三个月之后拆开一看，垫片只剩19.1mm了，回弹量远远不够，法兰面上已经有微渗。当时在车间里，夏天，车间顶棚是铁皮的，太阳一晒里面跟蒸笼一样，旁边工人用风枪在吹铁屑，声音尖得刺耳。后来查了半天，供应商那个8%是在23°C下测的，实际工况介质温度接近90°C，高温下永久变形会显著增大。重新按90°C×70h的条件让供应商提供数据，实测值到了22%，根本没法用，换了一家材料才解决。样本上的永久变形数据一定要看测试温度，跟实际工况温度对不上就别用。

温度对压缩永久变形的影响是数量级的，丁腈橡胶NBR在70°C下永久变形可能5%，到了100°C就变成20%以上。硅橡胶的耐温性好一些，200°C下还能维持15%以内。氟橡胶贵但高温性能最好，250°C下永久变形还是10%左右。选材的时候先看工作温度范围，再看介质兼容性，最后才看永久变形指标。ABAQUS做密封垫的模拟，用Mooney-Rivlin或者Ogden超弹性本构，卸载后残余变形要靠Mullins效应或者永久变形子程序来实现，自带的超弹性模型卸载路径是原路返回的，模拟不出永久变形。

永久变形量的实测方法，试验夹具施加25%压缩，放到规定温度环境里，时间到了拿出来，在标准实验室环境下恢复30分钟，然后测高度。测的时候用厚度计，精度0.01mm，测量点避开边缘和中间，取三个点的平均值。恢复时间不同测出来的值差别也大，刚拆下来马上测和恢复24小时再测，结果能差一倍。标准里规定的是恢复30分钟，所以报数据的时候要把恢复时间一并注明。

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删