使用Abaqus进行防水性能研究

2017-03-13 by:CAE仿真在线来源:互联网

随着技术的发展,人们对产品的防护等级要求越来越高,尤其是在电子产品中。例如,我们通常所说的IP防护等级,IPXX,前一个数值代表防尘等级,后一个数值代表防水等级。下图为防水等级说明。

图1 防水等级说明

好的手机已经能够做到防水等级8,放在1米水深30分钟没有水侵入。如何使用有限元软件进行防水性能的研究,为产品设计提供指导呢?以往我们总是通过接触压力判断是否渗水:如果接触压力大于渗水时的临界压力,则防水性能可靠,否则不可靠。这种方法很容易理解,但是结论通常是不可靠的。Abaqus提供了一种名为压力渗透(Pressure penetration)的方法,利用该方法可以进行防水性能研究。本文通过一个例子讲述如何使用压力渗透,并通过结果说明以往的利用接触压力判断是否渗水为什么不可靠。

图2 分析模型

模型如图所示,模型中包含两个分析步:

Step1:底部刚性平板固定,顶部刚性平板施加向下的位移模拟压缩;

Step2:左侧表面施加流体压力,并定义压力渗透模拟顶部接触的防水性能。

由于模型中的接触比较多,可以使用通用接触进行定义,但是压力渗透必须是基于接触对定义的。定义方式如下:首先定义一个接触对,然后在接触中选择Pressure penetration,在弹出窗口中选择之前定义的接触对。

图3 选择Pressurepenetration

图4 定义Pressurepenetration

其中:

Region on Master 和Region on Master 分别为主面和从面暴露在流体下的节点。如果主面为解析面,主面节点为空。如果有多个渗透区域,可以通过+号进行添加多个;
Critical Contact Pressure为临界接触压力,一旦接触压力小于该临界压力,压力渗透就开始发生。该值通常通过试验测试得到,本例设为0;
Fluid Pressure为流体压力,和图2中定义的压力一致;
Penetration time:当压力渗透准则满足时,如果立即施加全部的流体流体压力,则接触表面附近的应变过大可能导致收敛困难。对于大应变问题,也可能发生严重的网格畸变。因此,为了获得平滑的解,流体压力在该段时间内从零慢慢地升高全部压力载荷。可以为默认的Ramp,也可以自定义幅值曲线。

分析结果:

第一个分析步结束时的顶部接触压力如下,如果按照以往的经验,接触压力大于0说明具有一定的防水能力。