使用Abaqus進行防水性能研究

2017-03-13 by:CAE仿真在線來源:互聯網

隨著技術的發展,人們對產品的防護等級要求越來越高,尤其是在電子產品中。例如,我們通常所說的IP防護等級,IPXX,前一個數值代表防塵等級,后一個數值代表防水等級。下圖為防水等級說明。

圖1 防水等級說明

好的手機已經能夠做到防水等級8,放在1米水深30分鐘沒有水侵入。如何使用有限元軟件進行防水性能的研究,為產品設計提供指導呢?以往我們總是通過接觸壓力判斷是否滲水:如果接觸壓力大于滲水時的臨界壓力,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,利用該方法可以進行防水性能研究。本文通過一個例子講述如何使用壓力滲透,并通過結果說明以往的利用接觸壓力判斷是否滲水為什么不可靠。

圖2 分析模型

模型如圖所示,模型中包含兩個分析步:

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行定義,但是壓力滲透必須是基于接觸對定義的。定義方式如下:首先定義一個接觸對,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。

圖3 選擇Pressurepenetration

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點。如果主面為解析面,主面節點為空。如果有多個滲透區域,可以通過+號進行添加多個;
Critical Contact Pressure為臨界接觸壓力,一旦接觸壓力小于該臨界壓力,壓力滲透就開始發生。該值通常通過試驗測試得到,本例設為0;
Fluid Pressure為流體壓力,和圖2中定義的壓力一致;
Penetration time:當壓力滲透準則滿足時,如果立即施加全部的流體流體壓力,則接觸表面附近的應變過大可能導致收斂困難。對于大應變問題,也可能發生嚴重的網格畸變。因此,為了獲得平滑的解,流體壓力在該段時間內從零慢慢地升高全部壓力載荷?？梢詾槟J的Ramp,也可以自定義幅值曲線。

分析結果:

第一個分析步結束時的頂部接觸壓力如下,如果按照以往的經驗,接觸壓力大于0說明具有一定的防水能力。