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摘 要 随着社会与经济的快速发展，对产品的设计模式要求不断提升，在科学技术的作用下，产品的设计逐渐调整与改进。橡胶这一材料具有诸多的优点，不仅具有良好的性能，同时也具有较低的价格。因此，橡胶材料在各个行业均有着广泛的应用，橡胶制品不断增多。其中橡胶密封制品的密封性能得到了人们的重视，主要是由于其密封性直接关系着设备的运作。因此，本文将研究橡胶密封制品的有限元模拟，旨在提高橡胶密封制品的密封性，使产品设计更加科学与合理。
关键词 橡胶；O型密封圈；油封；有限元模拟
中图分类号：TB42 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）03-0188-01
橡胶材料具有特殊性，主要是由于其具有较强的形变能力，同时还具有粘弹性与不可压塑性，橡胶制品在各个行业均有着较为广泛的应用。为了提升产品的可靠性与经济性，对其进行有限元分析是必要的。本文将对橡胶密封制品进行有限元模拟的分析，旨在提高橡胶密封制品的使用率，满足现代生产与生活对橡胶密封制品的需求。
1 橡胶材料的有限元理论和方法
因为橡胶本身具有粘弹性，所以在很多行业得以应用，大部分橡胶被制作成减震零件。同时，橡胶材料在受到外力的作用时，会发生非线性变形。因此，对橡胶材料的力学性能研究十分缓慢。随着科学技术水平的提升，将计算机技术与有限元技术应用于力学研究，取得了较好的成果，最为显著的便是简化了计算。
1.1 有限元模型的类别
有限元模型主要有四种类别，其一，轴对称，此模型的应用最为常见，这一模型需要轴对称性元件的二维横截面；其二，平面应变，此模型同样需要元件的横截面，但不需要元件具有轴对称性，平面应变问题的研究基于模型位移的恒定性；其三，平面应力，此模型具有一定的厚度，平面应力问题的研究基于模型应力的恒定性；其四，三维，此模型具有复杂性，主要是由于其不仅不具备轴对称性，同时也不具备完整的、连续的截面。
1.2 有限元建模的方法
有限元程序需要几何图形，因此可以将其建立在前处理器中，也可以通过软件进行读取。有限元建模的方法主要有两种：第一种方法是通过单元网格实现的，将网络进行划分，再进行区域的细化；第二种方法是通过网格自适应实现的，这一方法在有限元分析程序中便具有此项功能。
有限元建模中最为核心的因素便是选取单元类型，主要的单元为四边形、三角形等，但其具体的选取要根据实际的需求来完成。对于橡胶材料来说，其具有诸多的特征，其中不可压缩性对有限元建模有一定的影响，需要采用不可压缩单元。同时，有限元建模要保证模型的简单化，根据非线性分析，如果网格存在变形，则要进行重新建模，主要是对网格的密度进行调整；要尽可能的运用2D模型，减少对3D的使用，主要是由于3D具有较强的复杂性；要保证模型的稳定性，因此要积极利用低阶单元，从而保证其计算费用在较低的范围内[1]。
2 橡胶O型密封圈的有限元模拟
橡胶密封制品在机械设备与交通运输工具中有着重要的作用，其应用十分广泛，橡胶密封制品的质量与性能关系着设备与工具的使用，一旦性能与质量存在问题将造成重大的安全事故。因此，要重视橡胶密封制品的设计，在其设计过程中涉及着众多的知识，如：力学、材料学、制造工艺等。在科学技术的支持下，将计算机技术与其他科学手段进行有效的结合，从而保证了橡胶密封制品设计的科学性、安全性与实用性。有限元技术及其分析软件有效地解决了非线性的相关问题，从而进一步促进了密封制品的使用。
橡胶O型密封圈是最为普遍的密封制品，这一制品在结构与性能等方面均有着特殊性，其优点是显著的。因此，在工具与设备方面对其进行了全面的应用。为了提高设备的安全性，保证工具的可靠性，将利用有限元技术对其进行研究，从而提升制品的设计水平，提高其使用率。
2.1 橡胶O型密封圈的密封原理
橡胶密封制品主要运用的是接触式密封方式实现密封的，其制品主要包括静密与动密。O型密封圈的结构不仅简单，同时还十分紧凑，因此，其密封具有可靠性与自封性，O型密封圈可以运用了静态与动态密封，因此其得到了广泛使用。
2.2 橡胶O型密封圈的特征
橡胶O型密封圈的特征主要表现在以下几方面：较好的耐油性、较强的耐磨性、较小的变形、较强的弹性、较好的耐热性和较强的耐寒性。但由于橡胶的种类不同，因此，其具体的特征也有所不同，例如：NBR在耐寒性方面表现不佳，EPDM在耐油方面较差。
2.3 橡胶O型密封圈的有限元模型
O型圈的有限元模型建立的主要依据为断面与沟槽尺寸，O型圈的有限元网格模型，其中的网格利用了自动网格的划分功能，在模型中其节点为365个，其单位为328个，其平面呈轴对称[2]。
3 油封的有限元分析
油封就是旋转轴唇形密封圈，由于其具有良好的密封性、简单的结构、便捷的装卸与合理的价格等特点，故在设备与工具方面的应用较多。但随着科学技术的不断发展，对油封的密封性要求不断增多，为了提高油封的密封性，将采用有限元对其进行分析，进而保证油封的设计、装卸与价格。
3.1 油封的密封原理
现阶段，油封的应用是最为广泛的，油封能够有效地防止泄露，在其使用过程中，密封刃口将与轴发生接触，从而将引起油封的变形，经过轴旋转，唇口变形将成为平口，在摩擦力的作用下，平口和轴的间隙将变的更小，在张力的影响下，其表面将成为较薄的油膜，从而保证了油封的密封性。
油封的类别主要分为B型、FB型、W型、FW型、Z型与FZ型，同时还有无骨架型、无弹簧型等。
3.2 油封的有限元模型
油封的有限元模型的建立主要的依据为断面与沟槽尺寸及油封的有限元网格模型，其中的网格利用了自动网格的划分功能，在模型中其节点为1046个，其单位为919个，其平面呈轴对称[3]。
4 总结
综上所述，橡胶密封制品在人们的生活与生产中有着重要的作用，橡胶制品的密封性直接关系着人身与财产安全，因此，对其密封性有着较高的要求。本文运用有限元技术对橡胶制品进行了分析与研究，主要介绍了O型密封圈与油封的有限元模拟。相信，橡胶密封制品在科学技术的作用下，其密封性将不断增强，从而将满足生活与生产的需求，将促进经济的进一步发展。
参考文献
[1]黄枫，刘若斯，柯玉超，等.舱门橡胶密封件压缩行为的有限元模拟[J].航空制造技术，2013，12（06）：83-84.
[2]徐忠丽.橡胶密封制品的有限元模拟与结构优化[D].青岛科技大学，2013.
[3]张振秀.橡胶制品有限元分析的研究应用[D].青岛科技大学，2012.
关键词 橡胶；O型密封圈；油封；有限元模拟
中图分类号：TB42 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）03-0188-01
橡胶材料具有特殊性，主要是由于其具有较强的形变能力，同时还具有粘弹性与不可压塑性，橡胶制品在各个行业均有着较为广泛的应用。为了提升产品的可靠性与经济性，对其进行有限元分析是必要的。本文将对橡胶密封制品进行有限元模拟的分析，旨在提高橡胶密封制品的使用率，满足现代生产与生活对橡胶密封制品的需求。
1 橡胶材料的有限元理论和方法
因为橡胶本身具有粘弹性，所以在很多行业得以应用，大部分橡胶被制作成减震零件。同时，橡胶材料在受到外力的作用时，会发生非线性变形。因此，对橡胶材料的力学性能研究十分缓慢。随着科学技术水平的提升，将计算机技术与有限元技术应用于力学研究，取得了较好的成果，最为显著的便是简化了计算。
1.1 有限元模型的类别
有限元模型主要有四种类别，其一，轴对称，此模型的应用最为常见，这一模型需要轴对称性元件的二维横截面；其二，平面应变，此模型同样需要元件的横截面，但不需要元件具有轴对称性，平面应变问题的研究基于模型位移的恒定性；其三，平面应力，此模型具有一定的厚度，平面应力问题的研究基于模型应力的恒定性；其四，三维，此模型具有复杂性，主要是由于其不仅不具备轴对称性，同时也不具备完整的、连续的截面。
1.2 有限元建模的方法
有限元程序需要几何图形，因此可以将其建立在前处理器中，也可以通过软件进行读取。有限元建模的方法主要有两种：第一种方法是通过单元网格实现的，将网络进行划分，再进行区域的细化；第二种方法是通过网格自适应实现的，这一方法在有限元分析程序中便具有此项功能。
有限元建模中最为核心的因素便是选取单元类型，主要的单元为四边形、三角形等，但其具体的选取要根据实际的需求来完成。对于橡胶材料来说，其具有诸多的特征，其中不可压缩性对有限元建模有一定的影响，需要采用不可压缩单元。同时，有限元建模要保证模型的简单化，根据非线性分析，如果网格存在变形，则要进行重新建模，主要是对网格的密度进行调整；要尽可能的运用2D模型，减少对3D的使用，主要是由于3D具有较强的复杂性；要保证模型的稳定性，因此要积极利用低阶单元，从而保证其计算费用在较低的范围内[1]。
2 橡胶O型密封圈的有限元模拟
橡胶密封制品在机械设备与交通运输工具中有着重要的作用，其应用十分广泛，橡胶密封制品的质量与性能关系着设备与工具的使用，一旦性能与质量存在问题将造成重大的安全事故。因此，要重视橡胶密封制品的设计，在其设计过程中涉及着众多的知识，如：力学、材料学、制造工艺等。在科学技术的支持下，将计算机技术与其他科学手段进行有效的结合，从而保证了橡胶密封制品设计的科学性、安全性与实用性。有限元技术及其分析软件有效地解决了非线性的相关问题，从而进一步促进了密封制品的使用。
橡胶O型密封圈是最为普遍的密封制品，这一制品在结构与性能等方面均有着特殊性，其优点是显著的。因此，在工具与设备方面对其进行了全面的应用。为了提高设备的安全性，保证工具的可靠性，将利用有限元技术对其进行研究，从而提升制品的设计水平，提高其使用率。
2.1 橡胶O型密封圈的密封原理
橡胶密封制品主要运用的是接触式密封方式实现密封的，其制品主要包括静密与动密。O型密封圈的结构不仅简单，同时还十分紧凑，因此，其密封具有可靠性与自封性，O型密封圈可以运用了静态与动态密封，因此其得到了广泛使用。
2.2 橡胶O型密封圈的特征
橡胶O型密封圈的特征主要表现在以下几方面：较好的耐油性、较强的耐磨性、较小的变形、较强的弹性、较好的耐热性和较强的耐寒性。但由于橡胶的种类不同，因此，其具体的特征也有所不同，例如：NBR在耐寒性方面表现不佳，EPDM在耐油方面较差。
2.3 橡胶O型密封圈的有限元模型
O型圈的有限元模型建立的主要依据为断面与沟槽尺寸，O型圈的有限元网格模型，其中的网格利用了自动网格的划分功能，在模型中其节点为365个，其单位为328个，其平面呈轴对称[2]。
3 油封的有限元分析
油封就是旋转轴唇形密封圈，由于其具有良好的密封性、简单的结构、便捷的装卸与合理的价格等特点，故在设备与工具方面的应用较多。但随着科学技术的不断发展，对油封的密封性要求不断增多，为了提高油封的密封性，将采用有限元对其进行分析，进而保证油封的设计、装卸与价格。
3.1 油封的密封原理
现阶段，油封的应用是最为广泛的，油封能够有效地防止泄露，在其使用过程中，密封刃口将与轴发生接触，从而将引起油封的变形，经过轴旋转，唇口变形将成为平口，在摩擦力的作用下，平口和轴的间隙将变的更小，在张力的影响下，其表面将成为较薄的油膜，从而保证了油封的密封性。
油封的类别主要分为B型、FB型、W型、FW型、Z型与FZ型，同时还有无骨架型、无弹簧型等。
3.2 油封的有限元模型
油封的有限元模型的建立主要的依据为断面与沟槽尺寸及油封的有限元网格模型，其中的网格利用了自动网格的划分功能，在模型中其节点为1046个，其单位为919个，其平面呈轴对称[3]。
4 总结
综上所述，橡胶密封制品在人们的生活与生产中有着重要的作用，橡胶制品的密封性直接关系着人身与财产安全，因此，对其密封性有着较高的要求。本文运用有限元技术对橡胶制品进行了分析与研究，主要介绍了O型密封圈与油封的有限元模拟。相信，橡胶密封制品在科学技术的作用下，其密封性将不断增强，从而将满足生活与生产的需求，将促进经济的进一步发展。
参考文献
[1]黄枫，刘若斯，柯玉超，等.舱门橡胶密封件压缩行为的有限元模拟[J].航空制造技术，2013，12（06）：83-84.
[2]徐忠丽.橡胶密封制品的有限元模拟与结构优化[D].青岛科技大学，2013.
[3]张振秀.橡胶制品有限元分析的研究应用[D].青岛科技大学，2012.