應用 | ANSYS在密封墊圈分析中的應用

2017-03-10 by:CAE仿真在線來源:互聯網

大金工業株式會社不僅是世界著名的空調和電冰箱領先制造商,而且是氟化物領域的先鋒,主要產品包括氟橡膠、含氟聚合物和碳氟化合物。大金工業株式會社憑借其在該領域的專業知識為產品打開了全新的市場。例如,含氟聚合物正在取代橡膠成為新一代高能效電動汽車中鋰離子電池電極墊圈的首選化合物。

隨著汽車行業市場對含氟聚合物墊圈需求的增加,評估和改善密封性能就成為大金工業株式會社工程師面臨的重要問題。ANSYS 軟件不僅幫助他們分析由NEOFLONTMPFA 化合物制成的墊圈性能,還幫他們設計出更好的墊圈。

傳統上而言,在使用時墊圈的傾斜角(θ) 為0 度,這樣就不存在傾斜而且橫截面厚度一致。由于制作和測試物理原型所需時間長,因此很少有人研究改變墊圈傾斜角度的影響,而且物理測試的限制意味著工程師不得不依靠試錯法來改善設計方案。大金工業株式會社的工程師假定可以使用計算機仿真更好地理解壽命相關變化的影響,并了解如何改變墊圈的形狀和傾斜度能夠改善PFA 墊圈的效率和使用壽命。

他們采用ANSYS結構力學解決方案來仿真在極高溫度環境下將汽車鋰離子電池墊圈壓入到位所產生的排斥力。墊圈、填隙栓和封蓋圍繞軸線對稱,而且上部(或上部與下部一起)相對于水平面傾斜。仿真密封圈所用方法是對著墊圈的下部按壓填隙栓,對著墊圈的上部按壓封蓋。密封性能的改善程度與墊圈對密封圈的排斥力大小成正比。

大金工業株式會社的工程師利用基于米塞斯屈服準則的各向同性硬化型多線性彈塑模型對PFA 的材料屬性進行建模;然后他們利用經過修改的時間硬化型模型來仿真60 ℃下,200,000 小時后的蠕變特性。然后虛擬測試不同傾斜角下各種橫截面的墊圈設計,并確定每個墊圈設計和傾斜角的排斥力。他們發現墊圈向外轉并且墊圈兩個部分的傾斜角增加能產生更大的排斥力,因此與無傾斜角的傳統形狀相比,所獲得的密封性能更佳。