应用 | ANSYS在密封垫圈分析中的应用

2017-03-10 by:CAE仿真在线来源:互联网

大金工业株式会社不仅是世界著名的空调和电冰箱领先制造商,而且是氟化物领域的先锋,主要产品包括氟橡胶、含氟聚合物和碳氟化合物。大金工业株式会社凭借其在该领域的专业知识为产品打开了全新的市场。例如,含氟聚合物正在取代橡胶成为新一代高能效电动汽车中锂离子电池电极垫圈的首选化合物。

随着汽车行业市场对含氟聚合物垫圈需求的增加,评估和改善密封性能就成为大金工业株式会社工程师面临的重要问题。ANSYS 软件不仅帮助他们分析由NEOFLONTMPFA 化合物制成的垫圈性能,还帮他们设计出更好的垫圈。

传统上而言,在使用时垫圈的倾斜角(θ) 为0 度,这样就不存在倾斜而且横截面厚度一致。由于制作和测试物理原型所需时间长,因此很少有人研究改变垫圈倾斜角度的影响,而且物理测试的限制意味着工程师不得不依靠试错法来改善设计方案。大金工业株式会社的工程师假定可以使用计算机仿真更好地理解寿命相关变化的影响,并了解如何改变垫圈的形状和倾斜度能够改善PFA 垫圈的效率和使用寿命。

他们采用ANSYS结构力学解决方案来仿真在极高温度环境下将汽车锂离子电池垫圈压入到位所产生的排斥力。垫圈、填隙栓和封盖围绕轴线对称,而且上部(或上部与下部一起)相对于水平面倾斜。仿真密封圈所用方法是对着垫圈的下部按压填隙栓,对着垫圈的上部按压封盖。密封性能的改善程度与垫圈对密封圈的排斥力大小成正比。

大金工业株式会社的工程师利用基于米塞斯屈服准则的各向同性硬化型多线性弹塑模型对PFA 的材料属性进行建模;然后他们利用经过修改的时间硬化型模型来仿真60 ℃下,200,000 小时后的蠕变特性。然后虚拟测试不同倾斜角下各种横截面的垫圈设计,并确定每个垫圈设计和倾斜角的排斥力。他们发现垫圈向外转并且垫圈两个部分的倾斜角增加能产生更大的排斥力,因此与无倾斜角的传统形状相比,所获得的密封性能更佳。