Abaqus在垫片密封设计中的应用研究.pdfVIP

Abaqus 在垫片密封设计中的应用 李志敏 （广西玉柴机器股份有限公司工程研究院CAE 室 广西 玉林 537005） 摘要：利用有限元分析软件ABAQUS 对发动机冷却器盖垫片进行了面压分析，比较和分析了两 种方案的盖板对垫片面压的影响，为设计更改提供了依据。 关键词：垫片 面压 有限元 ABAQUS 0 前言 为提高可靠性和节省成本，计划将某发动机的冷却器铝盖板由浇注铸造改为压铸铸造，同时 结构做一些改动，主要的改动是内外腔增加了筋条，以增加盖板的刚度。为评估改动的有效性及 风险，需要进行盖板改动前后的垫片面压对比计算。 图1.和图2.分别是现有盖板和压铸盖板的方案图。 图1. 现有盖板 图2. 压铸方案 1 有限元模型 本计算的有限元建模对象包括机体、盖板、垫片、螺栓，CAD 模型在UG NX6 中建立并修 改，为节省建模及计算资源，机体用简化的模型代替。 有限元网格用Hypermesh 软件划分，在Abaqus/CAE 里施加边界条件，用Abaqus 求解及后 处理。 由于接触面压强是主要关注的对象，在划分单元的时候，垫片上下两个面的单元尺寸大小相 近。 图3. 压铸方案有限元模型图 表 1. 有限元模型相关数据 零件 单元类型 单元数量 节点数 现有盖板 二阶四面体修正单元 253770 453014 设计改进盖板 二阶四面体修正单元 289561 512212 一阶六面体和一阶五面体混合单 垫片 12079 18864 元 机体 二阶四面体修正单元 376709 621554 螺栓 二阶四面体修正单元 41138 78536 2 材料特性数据 表2. 零件材料特性数据 序号 名称 材料 弹性模量(MPa) 泊松比 1 冷却器盖板 YL108 70000 0.3 2 机体 HT250 126000 0.3 3 螺栓 45 钢 206000 0.3 4 垫片 略 3 工况 整个计算过程分两个工况：装配工况，盖板受水压力工况。 3.1 装配工况： 仅对盖板安装螺栓施加预紧力，螺栓上紧力矩为30N.m ，螺栓的轴向力为： T 30 ×1000 F 18750N Kd 0.2 ×8 3.2 盖板受水压力工况： 在受螺栓预紧力的基础上，在冷却器内腔施加300kPa 的压力。模拟发动机工作条件下盖板 内腔水压力。 4 接触定义 机体和垫片、盖板和垫片的接触均采用sma