使用Abaqus進(jìn)行防水性能研究

2017-03-13 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

隨著技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)產(chǎn)品的防護(hù)等級(jí)要求越來(lái)越高,尤其是在電子產(chǎn)品中。例如,我們通常所說(shuō)的IP防護(hù)等級(jí),IPXX,前一個(gè)數(shù)值代表防塵等級(jí),后一個(gè)數(shù)值代表防水等級(jí)。下圖為防水等級(jí)說(shuō)明。

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圖1 防水等級(jí)說(shuō)明

好的手機(jī)已經(jīng)能夠做到防水等級(jí)8,放在1米水深30分鐘沒(méi)有水侵入。如何使用有限元軟件進(jìn)行防水性能的研究,為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)呢?以往我們總是通過(guò)接觸壓力判斷是否滲水:如果接觸壓力大于滲水時(shí)的臨界壓力,則防水性能可靠,否則不可靠。這種方法很容易理解,但是結(jié)論通常是不可靠的。Abaqus提供了一種名為壓力滲透(Pressure penetration)的方法,利用該方法可以進(jìn)行防水性能研究。本文通過(guò)一個(gè)例子講述如何使用壓力滲透,并通過(guò)結(jié)果說(shuō)明以往的利用接觸壓力判斷是否滲水為什么不可靠。

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圖2 分析模型

模型如圖所示,模型中包含兩個(gè)分析步:

Step1:底部剛性平板固定,頂部剛性平板施加向下的位移模擬壓縮;

Step2:左側(cè)表面施加流體壓力,并定義壓力滲透模擬頂部接觸的防水性能。

由于模型中的接觸比較多,可以使用通用接觸進(jìn)行定義,但是壓力滲透必須是基于接觸對(duì)定義的。定義方式如下:首先定義一個(gè)接觸對(duì),然后在接觸中選擇Pressure penetration,在彈出窗口中選擇之前定義的接觸對(duì)。

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圖3 選擇Pressurepenetration

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圖4 定義Pressurepenetration

其中:

Region on Master 和Region on Master 分別為主面和從面暴露在流體下的節(jié)點(diǎn)。如果主面為解析面,主面節(jié)點(diǎn)為空。如果有多個(gè)滲透區(qū)域,可以通過(guò)+號(hào)進(jìn)行添加多個(gè);
Critical Contact Pressure為臨界接觸壓力,一旦接觸壓力小于該臨界壓力,壓力滲透就開(kāi)始發(fā)生。該值通常通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試得到,本例設(shè)為0;
Fluid Pressure為流體壓力,和圖2中定義的壓力一致;
Penetration time:當(dāng)壓力滲透準(zhǔn)則滿足時(shí),如果立即施加全部的流體流體壓力,則接觸表面附近的應(yīng)變過(guò)大可能導(dǎo)致收斂困難。對(duì)于大應(yīng)變問(wèn)題,也可能發(fā)生嚴(yán)重的網(wǎng)格畸變。因此,為了獲得平滑的解,流體壓力在該段時(shí)間內(nèi)從零慢慢地升高全部壓力載荷?？梢詾槟J(rèn)的Ramp,也可以自定義幅值曲線。

分析結(jié)果:

第一個(gè)分析步結(jié)束時(shí)的頂部接觸壓力如下,如果按照以往的經(jīng)驗(yàn),接觸壓力大于0說(shuō)明具有一定的防水能力。