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POM容器盖的蠕变分析

3年前浏览2324

    针对下图的容器盖的设计,面临的挑战是盖子应提供最大闭合,使其无流体泄漏,且在各种不同的工作温度下,使用超过1000小时;其中较为难解决的是材料一直存在的蠕变问题,不同温度下有不同的蠕变特征,且盖子和容器具有不同热膨胀系数。

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    通过仿真分析的目的是研究密闭区域的尺寸稳定性,比如加载会不会导致间隙出现?仿真建模会考虑多个温度、非线性材料性能、几何公差和影响等。通过仿真分析以确保在无样品情况下评估产品性能,提升产品体验和获得满意的客户。

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POM和铝材料属性

    热传导率、蠕变Power law、密度、弹性模量和热膨胀系数等。

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分析步

热传 Heat Transfer Analysis

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应力分析 Stress Analysis

基于热传分析结果设置两个分析步,step 1静态步,step2 粘性visco分析步。

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热传分析:相互作用

    热传分析中,设置表面薄膜系数,以模拟盖表面与空气、与液体的热交换。此外也要考虑盖与容器之间的摩擦接触。

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热传分析:边界条件

    空气边界输入温度历史曲线,而液体温度保持5℃。

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应力分析的相互作用、边界条件和载荷
    采用摩擦系数为0.1的通用接触,轴对称边界定义,载荷为0.1MPa压强。
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    更为重要,应力分析需要引入热传分析的温度场到预定义中,其随时间变化的历史温度。
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分析结果
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最大主应变
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蠕变后,有间隙产生,有液体泄露风险
总结
    本文模型中考虑的几何、材料和接触非线性,为使收敛容易,应用了2D轴对称模型。通过顺序耦合的方式,把热传分析的温度分布导入应力分析,如此可减少求解时间, 并提高收敛性能。蠕变分析中较为重要的就是设置材料的蠕变性能,如下图。
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首次发布时间:2021-06-26
最近编辑:3年前
江丙云
博士 | 仿真专家 C9博士,5本CAE专著
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