基于ANSYS Workbench的锥形密封圈有限元仿真分析

赵明敏;高翔;黄新

【期刊名称】《内蒙古石油化工》

【年(卷),期】2022(48)1

【摘要】锥形密封圈是光杆密封器的重要组成部件,该部件一般由橡胶材料制成,是防止原油在光杆和油管的环形空间处泄露的核心部件。光杆在锥形密封圈包覆中做上下往复移动,锥形密封圈内壁与光杆接触,外壁与下密封圈压盖相接触,无相对运动。锥形密封圈被压环的预紧力压紧,并与光杆及密封圈压盖内壁产生接触压力,该压力

高于原油渗透压力,从而产生密封效果。研究一种新型双向压缩压力自适应盘根盒

密封器,针对其核心部件锥形密封圈展开基于ANSYS Workbench的应力和应变分析,以验证该锥形密封圈的有效性。通过仿真结果可知:在施加工作载荷后,密封面贴合良好,橡胶挤出现象轻微;最大应力小于该部件所用材料(丁腈橡胶)的极限应力强

度(20MPa),可以满足强度要求。

【总页数】3页(P55-57)

【作者】赵明敏;高翔;黄新

【作者单位】克拉玛依职业技术学院

【正文语种】中文

【中图分类】TE933.1

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ansys workbench中的边界条件约束详解 ANSYS Workbench中的边界条件约束详解 ANSYS Workbench是一种通用的有限元分析软件，广泛应用于工程设计、仿真和优化。在进行仿真分析时，正确地设置边界条件是非常关键的一步。边界条件定义了模型的外部环境，并对物体施加约束或加载，以模拟实际工作条件。本文将详细讨论ANSYS Workbench中的边界条件约束，一步一步地回答以下问题。 1. 什么是边界条件约束？在ANSYS Workbench中，边界条件约束是指对模拟模型中的物体施加的限制条件或加载。这些约束可以是外力、固定支撑点、固定边界或其他类型的条件，用于模拟现实世界中物体所受的外部情况。 2. 如何在ANSYS Workbench中设置边界条件约束？在ANSYS Workbench中设置边界条件约束有以下几个步骤： a. 创建几何模型：首先，根据实际需要创建几何模型，并进行相关的几何操作，比如创建零件、装配等。 b. 定义材料特性：为模型中的各个物体定义相应的材料特性，例如弹性模量、密度、热传导系数等。 c. 网格划分：对几何模型进行网格划分，将其划分为适当的网格单元，用于数学求解。 d. 设置约束：在边界条件编辑器中，通过选择适当的图形工具和选项，设置所需的边界条件约束。这些约束可以是外力、固定支撑点、固定边界或其他类型的条件。 e. 网格连接：对于多个物体组成的装配模型，还需要将相邻网格之间的连接设置得当，以确保模拟的连续性。 3. 外力约束是如何设置的？外力约束是指施加在模拟模型上的外部载荷或力。在ANSYS Workbench中，可以通过以下步骤设置外力约束： a. 在边界条件编辑器中选择适当的图形工具，如力矢量或单点力工具。 b. 在模拟模型上选择力作用点，可以是单个点或一组点，也可以是物体的表面等。 c. 输入或定义所需的外力大小和方向。 d. 根据需求设置负载的类型，如压力、力或流体力等。 4. 固定支撑点约束是如何设置的？固定支撑点约束是使物体某些点固定在空间中的一种约束条件。在ANSYS Workbench中，可以通过以下步骤设置固定支撑点约束： a. 在边界条件编辑器中选择固定支撑点工具。 b. 在模拟模型上选择需要固定的点。 c. 根据需求设置固定的自由度，可以是平移或旋转自由度的任意组合。

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的应力分布及接触压力分布进行具体分析，根据分析结果对O形圈密封结构的适用条件进行总结，得出的结果为密封圈的安装提供了一定的指导。但是该方法在分析过程中引入了比较多的参数，对这些参数进行拟合具有一定的难度，因此，该方法的应用性不强。文献[4]构建了一个带副唇的旋转轴唇形密封接触分析模型，运用该模型对密封圈装配后的不同压缩量与旋转轴的接触应力进行分析，得出旋转轴唇形密封圈装配后的压缩量应该保证在0.7 mm以上的结论。虽然该方法得出了较为准确的结论，但是该模型应用范围有限，不适合大范围使用。为了对传统方法进行完善，基于ANSYS Workbench平台，对O型圈密封接触进行分析。 1 O型圈有限元模型的建立选用的O型密封圈型号为乙烯—丙烯橡胶，橡胶材料是超弹性材料，具有非线性特征，ANSYS Workbench平台中有很多橡胶参数模型，采用Neo-Hookean超弹本构模型，其应变能函数可以表示为 (1) 式中：W为应变能；λ为橡胶伸长率；J为变形后体积与变形前的体积比值；μ为材料的应力量纲，为常数，μ=ρkT，其中ρ为密度，k为Boltzmann常数，T为温度；I1为Cauchy-Green变形张量的第一不变量。材料的属性[5-6]见表1所示。表1 材料属性零部件弹性模量/MPa泊松比O型圈9.30.49活塞与缸体 2.11×1050.30 由表1得出橡胶单元的Initial Shear Modulus Mu为1.3 MPa，Incompressibility Parameter D1为1.52 MPa-1。分析模型由活塞、缸体和密封圈组成，由于模型是圆周对称的，可以对模型进行简化，将三维模型简化为二维轴对称。橡胶在压缩过程中将产生大变形，为让结果更

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Ansys Workbench软件在材料力学教学中的探索与应用摘要 Ansys Workbench是目前世界上最强大的有限元分析软件之一，在工程设计、仿真与分析等领域有着广泛的应用。本文基于Ansys Workbench软件在材料力学教学中的探索与应用，探讨了Ansys Workbench软件在材料力学教学中的意义和价值，并结合实际案例阐述Ansys Workbench软件在材料力学教学中的应用。正文 1. 引言材料力学是工程技术领域所必需的基本学科，对于制造业、建筑业、交通运输业等诸多行业都具有重要的应用价值。在材料力学教学中，传统的教学模式已经不能满足学生的学习需求。面对这一实际情况，采用现代先进的计算机技术，对于提升材料力学教学的质量和水平具有重要作用。而Ansys Workbench软件的引入，则能够有效地提升材料力学教学的水平和质量。 2. Ansys Workbench软件 Ansys Workbench是一款基于有限元计算方法的工程仿真分析软件，具有强大的分析功能、可视化分析结果、方便简捷的建模和网格划分、模块化的分析过程、丰富的后处理功能等特点。Ansys Workbench软件已经广泛应用于到建筑工程、飞机航天、汽车工程、机械设计等领域。在材料力学教学中，Ansys Workbench软件也得到了广泛应用，出现了很多成功案例。 3. Ansys Workbench在材料力学教学之中的应用 Ansys Workbench在材料力学教学之中的应用，主要体现在以下四个方面：

3.1 提高课程效果通过Ansys Workbench软件的应用，教师可以更加生动直观地讲述材料力学的知识，让学生更加直观的了解相关理论和知识点，提高教学质量。 3.2 提高学生的学习兴趣传统的材料力学教学方法较为枯燥，难免会让学生感到乏味。而通过使用Ansys Workbench软件进行虚拟实验，可以在一定程度上增强学生的学习兴趣和学习积极性。 3.3 增强学生的实际动手能力在Ansys Workbench软件的支持下，学生可以自行设计、建模、计算分析，并且可以实时调整修改参数，从而增强学生的实际动手操作能力，提高了学生的实践能力。 3.4 促进材料力学研究 Ansys Workbench软件能够较为准确地对复杂结构进行仿真分析，从而为科研工作提供了很好的研究平台。同时，此举也为材料力学领域的科技进步提供了很好的推动作用。 4. 实例分析为了说明Ansys Workbench软件在材料力学教学中的应用，特别选取了一款需要在材料力学领域常常使用的案例——杆件的自由振动分析。在Ansys Workbench软件的支持下，学生可以快速地进行设计、建模和仿真分析，得到了更加准确的分析结果，同时也提高了自己的动手操作能力。 5. 结论本文从材料力学教学的实际需求出发，回顾了Ansys Workbench软件在材料力学教学中的应用及其意义和价值。实践表明，将Ansys Workbench软件应用于材料力学教学中，能够大大提高教学效果，增强学生的学习积极性，促进学生的动手实践能力，对提高材料力学教学的质量和水平有着很好的推动作用。

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基于ANSYS Workbench有螺栓预紧力的冲压法兰的有限元模态分析闵加丰;朱海清【摘要】冲压松套钢制管法兰(简称冲压法兰)是一种新型的非标管法兰,具有结构独特、加工工艺简单、材料消耗小等显著特点.由于缺乏相应国家标准,限制了冲压法兰的推广使用.针对冲压法兰在振动设备上使用时容易产生共振或疲劳的问题进行研究,运用Pro/E建立冲压法兰的有限元模型,通过Pro/E与ANSYSWorkbench 之间的无缝连接导入,借助ANSYS Workbench有限元软件对受螺栓预紧力的冲压法兰进行受力分析,在此基础上对其进行模态分析,得到10阶固有频率、振型和应变云图.%Pressed flanges (which is short for pressed loose steel pipe flanges) is a new type of non-standard. The unique structure of the flanges can greatly gave materials with simple processing technology. As the lack of corresponding national standards, the wide application of pressed flanges has been limited. The resonance and fatigue problems of pressed flange on the vibrating machine have been studied. The solid modal of pressed flanges has been built with Pro/E software, which leads in to ANSYS Workbench by seamless connection. The stress analysis of pressed flanges preload by bolt has been completed with help of ANSYS Workbench. Then modal analysis has been executed to obtain 10 ranks frequency, vibration models and stress chart. 【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2012(000)001

ANSYS Workbench之仿真计算模块的研究与应用

ANSYS Workbench之仿真计算模块的研究与应用作者：李子云来源：《科技创新导报》 2011年第7期摘要:本文详细叙述了ANSYS Workbench的仿真计算(DesignSimulation)的静力学分析、模态分析以及其实际应用情况。关键词:ANSYS DesignSimulation 仿真计算中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1674- 098X(2011)03(a)-0052-01 1 有限元分析仿真模块(DesignSimulation) 1.1 DesignSimulation模块的概述 ANSYS Workbench Environment(AWE)[1]作为新一代多物理场协同CAE仿真环境,其独特的产品构架和众多支撑性产品模块为产品整机、多场耦合分析提供了非常优秀的解决方案。它包括三个主要模块:几何建模模块(DesignModeler)、有限元分析仿真模块(DesignSimulation)和优化设计模块(DesignXplorer)。其中以有限元分析仿真模块(DesignSimulation)为AWE的中心模块。DesignSimulation与DesignModeler 、CAD软件之间可进行双向模型参数互动、可将ANSYS嵌入CAD运行环境,使用CAD环境中的几何模型的链接,不存在模型转换失真的问题。同时,DesignSimulation从CAD中导入装配体时可以自动建立装配接触关系。设计人员可以在DesignSimulation中进行零件以及装配体性能的初步快速分析,并确定感兴趣的区域和性能,再利用DesignSimulation中高端CAE仿真工具和疲劳分析模块对产品强度、动力学特性以及疲劳进行深入的认知,确定优化设计参数,最后在多目标优化模块DesignXplorer中同步优化参数,改进产品设计。 1.2 结构静力学分析 1.2.1 结构静力学概述静力学分析用于计算在固定载荷作用下结构的响应下由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移、应力、应变和力。固定不变的载荷和响应是一种假定,即假定载荷和结构响应应随时间的变化非常缓慢。通过静力分析,设计人员可以校核结构的刚体和强度是否满足设计要求。 1.2.2 线性静力学理论基础在线性结构静力分析当中,位移矢量{x}通过下面的矩阵方程得到:

成型 ABS 塑料零件安装钢丝螺套可行性分析--基于 ANSYS Workbench 仿真分析

成型 ABS 塑料零件安装钢丝螺套可行性分析--基于 ANSYS Workbench 仿真分析张鑫【摘要】电子行业新品试制阶段塑料件中嵌装螺母的安装使用一直不尽人意。就塑料件中装入钢丝螺套进行了基于 AN-SYS Workbench 的仿真分析，为钢丝螺套在塑料件中的使用提供了一定的理论依据。【期刊名称】《技术与市场》【年(卷),期】2015(000)007 【总页数】2页(P36-36,38) 【关键词】ABS 机体;钢丝螺套;ANSYS Workbench;有限元【作者】张鑫【作者单位】烽火电子股份有限公司，陕西宝鸡 721006 【正文语种】中文 0 引言在新产品的设计研发阶段，为了验证结构设计的可行性，同时降低研发成本，在新品试制阶段加工的塑料零件是不可能采用模具制造的。随着自动化加工技术不断发展成熟，塑料零件的成型加工已被大多数生产厂家所选用。成型加工不能将嵌装螺母封压在塑料零件里面，而是采用胶粘压入的方法安装嵌装螺母，这种方法装入的嵌装螺母因不能承受足够大的拉力而经常脱出，这样就会影响新品的性能验证。本

文利用Pro/E建模，采用ANSYS Workbench 对所建模型进行非线性接触有限元仿真分析，得出钢丝螺套在装入塑料螺纹后能够承受的最大轴向拉力，对比真实产品中所装螺钉承受的最大拉力，探讨塑料零件中装入钢丝螺套的可行性。 1 钢丝螺套以及钢丝螺套的安装钢丝螺套是用高强度、高精度，菱型截面的不锈钢丝绕制成的弹簧装螺纹连接件。一般用来加强其他低强度机体的螺孔或修复因加工或使用而损坏的螺孔。钢丝螺套旋入特定尺寸的螺孔内，菱型截面外角与机体紧密贴合，内角形成一个标准螺纹。钢丝螺套自由状态直径大于安装钢丝螺套用内螺孔直径，安装钢丝螺套时需将其外径缩小，装入后自行弹开，钢丝螺套依靠自身弹力紧密贴合在机体螺纹牙槽内，使其牢固的固定在机体螺孔内，拧入、拧出螺钉时钢丝螺套不会松动。安装钢丝螺套用光孔加工参考HB5515 -1996 或GJB119.3-1986，也可参考计算公式: D 钻头=d+(0．25～0．3)p d—螺钉公称直径;p—螺距。钢丝螺套只能装至完全螺纹部分同时需低于端面L1，盲孔钻孔深度L 可参考计算公式: L=L0+L1+L1 L0—钢丝螺套旋入螺孔后的长度;L1—(0． 5～1． 5)p;L2—5p。通孔钻孔深度:L=L0 +2p 螺纹牙轴向力的分配情况和螺纹牙间的变形协调情况有关，提高柔度可以改善螺纹牙的受力分配情况，钢丝螺套可以提高螺纹间的柔度，改善螺纹牙的受力。螺纹的变形包括螺纹牙自身弯曲、剪切的变形、螺纹牙根倾斜变形、螺纹牙根剪切变形和径向分力引起的变形。其中螺纹牙身的剪切、螺纹牙根的剪切盒径向分力引起的变形为主。

模态分析有限元仿真分析学习心得(共14页)

有限元仿真(fǎnɡ zhēn)分析学习心得 1 有限元分析方法原理(yuánlǐ) 有限元分析(fēnxī)（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统(xìtǒng)（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元法是随着电子计算机发展而迅速发展起来的一种工程力学问题的数值求解方法。20世纪50年代初，它首先应用于连续体力学领域—飞机结构静、动态特性分析之中，用以求得结构的变形、应力、固有频率以及阵型。由于其方法的有效性，迅速被推广应用于机械结构分析中。随着电子计算机的发展，有限元法从固体力学领域扩展到流体力学、传热学、电磁学、生物工程学、声学等。随着计算机科学与应用技术的发展，有限元理论日益完善，随之涌现了一大批通用和专业的有限元计算软件。其中，通用有限元软件以ANSYS，MSC 公司旗下系列软件为杰出代表，专业软件以ABAQUS、LS-DYNA、Fluent、ADAMS为代表。 ANSYS作为最著名通用和有效的商用有限元软件之一，集机构、传热、流体、电磁、碰撞爆破分析于一体，具有强大的前后处理及计算分析能力，能够进行多场耦合，结构-热、流体-结构、电-磁场的耦合处理求解等。有限元分析一般由以下基本步骤组成：

①建立求解域，并将之离散化成有限个单元，即将问题分解成单元和节点； ②假定描述单元物理属性的形(shape)函数，即用一个近似的连续函数描述每个单元的解； ③建立单元刚度方程； ④组装单元，构造总刚度矩阵； ⑤应用边界条件和初值条件，施加载荷； ⑥求解线性或者非线性微分方程组得到节点值，如不同节点的位移； ⑦通过后处理获得最大应力、应变等信息。结构的离散化是有限元的基础。所谓离散化就是将分析的结构分割成为有限个单元体，使相邻单元体仅在节点处相连接，而以此单元的结合体去代替原来的结构。如果分析的对象是桁架或者是刚架，显然可以取每一根杆作为单元，因为这一类结构就是由每一杆件相互连接而成；如果分析二维或是三维的连续介质，就要根据实际物体的形状和对于计算结果所要求的精度来确定单元的形状和剖分方式。选定离散结构所用的单元之后，要对典型单元进行特性分析，分析时首先就要对单元假设一个位移插值函数，或者称之为选择一个位移模式，位移模式选定后，就可以通过节点的位移得到该节点所在的单元体内任意一点的位移。同时，也可以用几何关系和应力应变关系来导出单元体的应力应变关系式。一般情况下，需要对结构或者构件通过某一种能量变分原理来建立平衡方程、边界条件以及初始条件。将通过能量原理建立的平衡方程以及给出的边界条件、初始条件，联立方程式进行求解，可以得到所有的节点位移，依据这些节点位移，通过上面选择的位移模式，就可以得到任意一点的应力和