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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
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