無縫鋼管廠在鋼管舉升液壓缸工作過程中，活塞頻繁做往復運動，其上密封圈起封閉和保壓的作用。若密封圈失效會導致液壓油泄漏，使工作壓力降低而出現爬行現象，嚴重時可能導致不必要的生命財產損失。
      針對密封圈的失效現象，一些學者也做了探索，如張東葛等人采用變參數法對Y形密封圈做了變形和受力分析，且對密封圈進行了結構優化，以延長密封圈的使用壽命；譚晶等人利用Ansys有限元軟件同樣采用變參數法研究了O形密封圈的使用性能；于潤生等人應用超彈性理論和非線性理論，對復雜截面的YX形密封圈做了有限元分析和結構優化。以上研究大都基于靜態密封情況，在前人研究的基礎上，杭州那泰有限元分析公司研究使用ANSYS12.0有限元軟件實際模擬舉升液壓缸往復運動，分析了密封圈的變形和應力分布，對其他往復運動密封圈的研究具有參考價值。
      本研究的對象為舉升液壓缸上作往復運動的密封圈，建立模型涉及到的溝槽及Y形密封圈尺寸。公差根據GB/T 10708.1-2000標準選擇，選擇密封圈型號為 Y56419.56271 GB/T10708.1-2000。
      由于液壓缸、活塞以及密封圈均為軸對稱元件，所以建立有限元模型時使用平面模型結構模擬三維實體模型，這樣不僅可以節省建模時間，而且裝配簡單，便于整體分析。
      本研究的密封圈和缸體活塞均采用實體單元模型PLANE182，接觸單元模型在創建接觸對時ANSYS自動生成單元模型，目標單元TARGE169，接觸單元CONTA172。
      對往復運動密封圈做研究涉及到兩種材料，鋼與橡膠材料，鋼材料的各參數可以查閱機械設計手冊的45#鋼，橡膠材料的各個參數一般需要使用測量的方法獲得，而本研究由于實驗條件的限制，只能近似參考已有的數據。該模型需要定義材料的彈性模量、泊松比、密度等材料特性。
      另外橡膠密封圈材料可以近似抽象為小變形的超彈性材料(即不可壓縮) ，應力應變表現強烈的非線性，所以需要定義該材料模型的應變能密度函數，本研究選取兩參數的Mooney-Rivlin模型來模擬橡膠密封材料。
      網格劃分是有限元法的關鍵步驟，網格劃分的優劣直接影響ANSYS有限元計算結果的精確度，本研究剛體活塞網格尺寸設置為0.001，密封圈尺寸設置為0.0005。
      本研究模擬實際舉升液壓缸工況，對密封圈施加三個載荷步：載荷步一，給缸體施加一個沿x軸負向的位移載荷來模擬Y形密封圈安裝在活塞缸體上時產生預壓縮；載荷步二，給活塞和密封圈一個沿y軸負向的位移載荷來模擬往復運動速度；載荷步三，給活塞和密封圈一個沿y軸正向的位移載荷來模擬往復運動速度；給活塞施加約束載荷UX=0，缸體施加約束載荷UY=0。在工作壓力為15MPa，往復運動速度為0.5m/s，順行程和逆行程的變形和等效應力。

                                                                                專業從事有限元分析公司│有限元分析│CAE分析│FEA分析│技術服務與解決方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司m.yw15777.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！