利用ABAQUS分析O型密封圈

本文为ABAQUS下O型密封圈分析的文字教程，详细视频教程可戳文末链接。

最近有小伙伴询问如何使用橡胶材料进行接触分析，今天在本文中进行相关介绍。案例选择之前在workbench中介绍的密封圈压缩案例，对于O型密封圈，模型符合轴对称特性，可简化为轴对称模型进行相应分析。模型简化如下图：

图1 模型认识

ABAQUS有限元分析流程如图2所示，本文仍按照相应流程进行介绍：

图2 ABAQUS有限元分析流程介绍

一、前处理

1.1 几何模型的构建

本案例中的几何模型较为简单，因此直接在abaqus中创建。

将Module切换到Part模块，单击create part创建内圈零件，部件类型选择Axisymmetric、Deformable、Shell，进入草图环境，绘制内圈图形，绘制完成后单击done完成创建。再依次创建O型圈以及外圈零件。

1.2 材料参数的定义

1.2.1 材料本构

将Module切换到property模块。内圈、外圈采用结构钢材料，O型圈材料采用Ogden材料本构模拟，具体参数见workbench下O型圈密封分析。

1.2.2 截面定义

单击create section为内外圈以及橡胶各创建一个截面属性，类型为solid，Homogeneous，在弹出的对话框选择相应材料，如下图所示。

图3 截面创建

1.2.3 截面指派

为各零件指派相应的截面属性。

1.3 网格系统的构建

1.3.1 网格划分

将Module切换到Mesh模块。通过合理控制网格大小，得到如图所示的网格

图4 网格系统

1.3.2 单元类型设定

对于本例，需要修改橡胶圈单元类型为CAX4RH

1.3.3 装配

将Module切换到Assembly模块，进入装配环境，按照图1所示位置关系进行装配。

二、求解

2.1 求解器的设定

将Module切换到Step模块。单击Create step创建分析步，分析步类型为Static，General，注意，此案例需要打开Nlgeom，即需要考虑几何非线性的影响。

2.2 连接关系的构建

将Module切换到Interaction模块。本例的连接关系仅涉及内外圈与密封圈的接触。首先，单击Create Interaction Property，类型为contact，在弹出的对话框中，通过Mechanical->Tangential Behavior定义切向行为，Friction formulation选择Penalty，摩擦系数设置为0.1；继续通过Mechanical->Normal Behavior定义法向行为，法向行为保持默认的硬接触，单击OK完成接触属性的定义。

单击create interaction创建接触，类型为Surface-to-surface contact(Standard)，选择内圈以及外圈的相应轮廓线作为主面，橡胶的外圆弧作为从面，在弹出的对话框中保持默认，如图5所示。