密封筋回弹曲线分析方法技术

本发明专利技术涉及密封筋回弹曲线分析方法，具体步骤如下：第一步：密封筋结构参数的确定；第二步：根据参数驱动建立几何模型；第三步：模型的初始拓扑；第四步：参数驱动划分网格；第五步：约束及加载条件；第六步：完成有限元模型建立后，提交有限元计算；读取并保存刚性平面压头的垂直方向位移和相应位移的作用力；第七步：密封筋回弹曲线。本发明专利技术模拟和记录密封筋的受力过程和对应的变形情况，得到密封筋的回弹曲线，完成对密封筋回弹性能的预测。摆脱了传统依靠机械设备和经验对密封筋成品的回弹性能进行分析的方法，实现密封筋的“一次设计对”，在设计阶段实现对密封筋的性能和结构实行有目的地优化，使设计正确率和工作效率提高，减少测试成本。

Analysis method of rebound curve of sealing reinforcement

【技术实现步骤摘要】
密封筋回弹曲线分析方法
本专利技术涉及一种密封筋的性能分析方法，具体涉及一种密封筋回弹曲线分析方法。
技术介绍
密封筋的回弹特性是表征动态密封效能的一个主要专用性能指标，反应了橡胶材料受压达到熵平衡状态后弹性内能自由释放所表现出的变形特性。橡胶材料具有较典型的粘弹性能，其参量的变化要经历一定的时间历程，在密封筋和密封面接触压力过小或产生间隙时容易造成密封失效。目前，国内外的技术现状是利用压缩变形测试机或回弹曲线测试机进行测试，得到回弹曲线。现有技术不能在制成产品之前对密封筋进行预测，只能通过制成产品之后进行大量的测试，主要依赖于经验，同时不能进行高温测试。不能满足现代制造设计理念“一次设计对”的要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种密封筋回弹曲线分析方法，解决依靠机械设备和经验对密封筋成品的回弹性能进行分析，而不能在密封筋的设计阶段对其回弹性能进行分析、预测和预判的问题。密封筋回弹曲线分析方法，具体步骤如下：第一步：密封筋结构参数的确定：根据密封筋截面结构的结构参数、几何参数和材料特性，初步确定密封筋结构的建模参数；第二步：根据参数驱动建立几何模型：根建模参数作为变量输入，建立几何模型；当模型中任意一个参数改变时，其他建模参数也参照建立的几何模型产生相应的变化；第三步：模型的初始拓扑：对密封筋的结构特点进行分析，将密封筋的整体结构分解为多个几何形状构成面，再将每个几何形状构成面分解为多个简单的四边形构成面；第四步：参数驱动划分网格：选择网格类型，并采用用户定义的网格大小对所有的四边形构成面的边划分网格；第五步：约束及加载条件：假设密封筋与刚性测试单元接触；所述刚性测试单元的构成包括刚性平面压头和刚性测试座；所述刚性平面压头与密封筋的上表面接触，所述刚性测试座与密封筋的下表面的接触；约束刚性测试座的自由度、刚性平面压头水平方向自由度和垂直方向旋转自由度，加载刚性平面压头垂直方向位移；第六步：完成有限元模型建立后，提交有限元计算；读取并保存刚性平面压头的垂直方向位移和相应位移的作用力；第七步：密封筋回弹曲线：根据刚性平面压头的垂直方向位移和相应位移的作用力，计算密封筋的反作用力，结合密封筋的受力面积，计算密封筋的回弹压强数据，生成密封回弹曲线。进一步，所述刚性平面压头垂直方向位移小于等于密封筋的最大可压缩量。进一步，所述密封筋的截面结构包括：全筋结构、半筋结构、“O”型非金属和“T”型非金属密封筋。进一步，所述“O”型非金属密封筋的截面形状为圆形；所述“O”型非金属密封筋的结构参数包括：内径R、小径r、槽宽Wo、槽高Ho和周长L；所述内径R为所述“O”型非金属密封筋过圆心处且与内壁相交的直线距离；所述小径r为截面的直径。进一步，“T”型非金属密封筋的结构参数包括：高度H、最小宽度Wmin、最大宽度Wmax、拔模斜度α、圆角R1、槽宽Wt和槽高Ht。进一步，所述第二步中对所述“O”型非金属密封筋建立几何模型具体过程为：首先在“O”型非金属密封筋的圆心处建立坐标原点(0，0，0)，在“O”型非金属密封筋的截面中心坐标为((R+r)/2，0，0)点上作半径为小径r/2的圆；同时，根据槽宽Wo、槽高Ho建立刚性测试单元的模型。进一步，所述第三步中模型的初始拓扑的具体过程为：以所述“O”型非金属密封筋的截面坐标为((R+r)/2，0，0)点为正方形的中心，作边长为r/2的正方形；再通过所述正方形的各边的中点和中心，生成两条相互垂直的“十”字型线条且与圆弧的交点分别记为A、B、C和D；最后，将正方形的四个顶点到圆弧的最小距离点连接成直线；所述“O”型非金属密封筋的截面被划分成十二个规则的区域。进一步，所述第四步中参数驱动划分网格的具体过程为：采用用户定义的网格大小对在第三步中所有的划分区域的边进行网格布置，每条边的网格节点数为边长除以用户定义的网格大小得到的数值取整数。进一步，所述第七步中计算密封筋的回弹压强数据具体过程为：刚性平面压头的垂直方向的作用力除以刚性平面压头与密封筋的接触面积；所述刚性平面压头与所述“O”型非金属密封筋的接触面积等于所述“O”型非金属密封筋的小径r与周长之积。本专利技术通过对密封筋建立模型，并模拟和记录密封筋的受力过程和对应的变形情况，进而得到对密封筋的回弹曲线，完成对密封筋回弹性能的预测和预估。摆脱了传统依靠机械设备和经验对密封筋成品的回弹性能进行分析的方法，实现密封筋的“一次设计对”，在设计阶段实现对密封筋的性能和结构实行有目的地优化，使设计正确率和工作效率提高，减少测试成本。附图说明图1为本专利技术的逻辑示意图；图2为全筋结构示意图；图3为半筋结构示意图；图4为“O”非金属密封筋示意图；图5为“T”非金属密封垫示意图；图6为“O”型非金属密封筋截面的初始拓扑；图7为“O”型非金属密封筋截面的划分网格；图8为“O”型非金属密封筋的有限元分析；图9为“O”型非金属密封筋回弹曲线。具体实施方式结合附图对本专利技术进一步阐述。如图1所示，密封筋回弹曲线分析方法，具体步骤如下：第一步：密封筋结构参数的确定：根据密封筋截面结构的结构参数、几何参数和材料特性，初步确定密封筋结构的建模参数。如图2、3、4和5所示，分别表示全筋结构、半筋结构、“O”型非金属和“T”型非金属密封筋的截面结构。第二步：根据参数驱动建立几何模型：根建模参数作为变量输入，建立几何模型；当模型中任意一个参数改变时，其他建模参数也参照建立的几何模型产生相应的变化。“O”型非金属密封筋的截面形状为圆形，“O”型非金属密封筋的结构参数包括：内径R、小径r、槽宽Wo、槽高Ho和周长L。内径R为“O”型非金属密封筋过圆心处且与内壁相交的直线距离。小径r为截面的直径。“T”型非金属密封筋的结构参数包括：高度H、最小宽度Wmin、最大宽度Wmax、拔模斜度α、圆角R1、槽宽Wt和槽高Ht。第三步：模型的初始拓扑：对密封筋的结构特点进行分析，将密封筋的整体结构分解为多个几何形状构成面，再将每个几何形状构成面分解为多个简单的四边形构成面。第四步：参数驱动划分网格：选择网格类型，并采用用户定义的网格大小对所有的四边形构成面的边划分网格。第五步：约束及加载条件：假设密封筋与刚性测试单元接触；刚性测试单元的构成包括刚性平面压头和刚性测试座；刚性平面压头与密封筋的上表面接触，刚性测试座与密封筋的下表面的接触；约束刚性测试座的自由度、刚性平面压头水平方向自由度和垂直方向旋转自由度，加载刚性平面压头垂直方向位移；第六步：完成有限元模型建立后，提交有限元计算；读取并保存刚性平面压头的垂直方向位移和相应位移的作用力。刚性平面压头垂直方向位移小于等于密封筋的最大可压缩量。第七步：密封筋回弹曲线：根据刚性平面压头的垂直方向位移和相应位移的作用力，计算密封筋的反作用力，结合密封筋的受力面积，计算密封筋的回弹压强数据，生成密封回弹曲线。密封筋的截面结构包括：全筋结构、半筋结构、“O”型非金属和“T”型非金属密封筋。下面对“O”型非金属密封筋回弹曲线具体分析，“O”型非金属密封筋的截面为圆形：第一步：密封筋结构参数的确定：根据密封筋截面结构的结构参数、几何参数和材料特性，初步确定密封筋结构的建模参数。“O”型非金属密封筋的结构参数包括：内径R、小径r、槽宽、槽高和周长；内径R为本文档来自技高网...

【技术保护点】
密封筋回弹曲线分析方法，其特征在于，具体步骤如下：第一步：密封筋结构参数的确定：根据密封筋截面结构的结构参数、几何参数和材料特性，初步确定密封筋结构的建模参数；第二步：根据参数驱动建立几何模型：根据建模参数作为变量输入，建立几何模型；当模型中任意一个参数改变时，其他建模参数也参照建立的几何模型产生相应的变化；第三步：模型的初始拓扑：对密封筋的结构特点进行分析，将密封筋的整体结构分解为多个几何形状构成面，再将每个几何形状构成面分解为多个简单的四边形构成面；第四步：参数驱动划分网格：选择网格类型，并采用用户定义的网格大小对所有的四边形构成面的边划分网格；第五步：约束及加载条件：假设密封筋与刚性测试单元接触；所述刚性测试单元的构成包括刚性平面压头和刚性测试座；所述刚性平面压头与密封筋的上表面接触，所述刚性测试座与密封筋的下表面的接触；约束刚性测试座的自由度、刚性平面压头水平方向自由度和垂直方向旋转自由度，加载刚性平面压头垂直方向位移；第六步：完成有限元模型建立后，提交有限元计算；读取并保存刚性平面压头的垂直方向位移和相应位移的作用力；第七步：密封筋回弹曲线：根据刚性平面压头的垂直方向位移和相应位移的作用力，计算密封筋的反作用力，结合密封筋的受力面积，计算密封筋的回弹压强数据，生成密封回弹曲线。...

【技术特征摘要】
1.密封筋回弹曲线分析方法，其特征在于，具体步骤如下：第一步：密封筋结构参数的确定：根据密封筋截面结构的结构参数、几何参数和材料特性，初步确定密封筋结构的建模参数；第二步：根据参数驱动建立几何模型：根据建模参数作为变量输入，建立几何模型；当模型中任意一个参数改变时，其他建模参数也参照建立的几何模型产生相应的变化；第三步：模型的初始拓扑：对密封筋的结构特点进行分析，将密封筋的整体结构分解为多个几何形状构成面，再将每个几何形状构成面分解为多个简单的四边形构成面；第四步：参数驱动划分网格：选择网格类型，并采用用户定义的网格大小对所有的四边形构成面的边划分网格；第五步：约束及加载条件：假设密封筋与刚性测试单元接触；所述刚性测试单元的构成包括刚性平面压头和刚性测试座；所述刚性平面压头与密封筋的上表面接触，所述刚性测试座与密封筋的下表面的接触；约束刚性测试座的自由度、刚性平面压头水平方向自由度和垂直方向旋转自由度，加载刚性平面压头垂直方向位移；第六步：完成有限元模型建立后，提交有限元计算；读取并保存刚性平面压头的垂直方向位移和相应位移的作用力；第七步：密封筋回弹曲线：根据刚性平面压头的垂直方向位移和相应位移的作用力，计算密封筋的反作用力，结合密封筋的受力面积，计算密封筋的回弹压强数据，生成密封回弹曲线。2.根据权利要求1所述的密封筋回弹曲线分析方法，其特征在于：所述刚性平面压头垂直方向位移小于等于密封筋的最大可压缩量。3.根据权利要求1或2所述的密封筋回弹曲线分析方法，其特征在于，所述密封筋的截面结构包括：全筋结构、半筋结构、“O”型非金属和“T”型非金属密封筋。4.根据权利要求3所述的密封筋回弹曲线分析方法，其特征在于，所述“O”型非金属密封筋的截面形状为圆形；所述“O”型非金属密封筋的结构参数包括：内径R、小径r、槽宽Wo、槽高Ho和周长L...

【专利技术属性】
技术研发人员：司庆九，闵龙，沈惠贤，卿辉斌，谭海，徐发扬，郑建军，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50