У сучасным машынабудаванні гумовыя ўшчыльняльнікі з'яўляюцца ключавымі кампанентамі і шырока выкарыстоўваюцца ў машынах, аўтамабілях, аэракасмічнай і іншых галінах. Каб забяспечыць іх прадукцыйнасць пры рэальным выкарыстанні, інжынернае мадэляванне і аптымізацыя становяцца асабліва важнымі. У гэтым артыкуле будуць разгледжаны метады мадэлявання, стратэгіі аптымізацыі і прыклады прымянення гумовых ушчыльняльнікаў.
1. Метады інжынернага мадэлявання
а. Аналіз канечных элементаў (FEA)
Вызначэнне: аналіз канечных элементаў - гэта тэхналогія лікавага мадэлявання, якая выкарыстоўваецца для ацэнкі характарыстык матэрыялаў і канструкцый пры розных нагрузках.
Прымяненне: шляхам стварэння канчаткова-элементнай мадэлі гумовых ушчыльненняў можна прааналізаваць іх напружанне, дэфармацыю і дэфармацыю ў розных умовах працы.
Інструменты: часта выкарыстоўванае праграмнае забеспячэнне FEA уключае ANSYS, ABAQUS і COMSOL Multiphysics.
б. Дынамічнае мадэляванне
Вызначэнне: Дынамічнае мадэляванне факусуюць на паводзінах матэрыялаў пры дынамічнай нагрузцы, уключаючы вібрацыю, удар і трэнне.
Прымяненне: яго можна выкарыстоўваць для ацэнкі дынамічнай рэакцыі ўшчыльненняў у працоўных умовах, асабліва прадукцыйнасці пад уздзеяннем высокачашчыннай вібрацыі.
в. Цеплавое мадэляванне
Вызначэнне: цеплавое мадэляванне выкарыстоўваецца для аналізу цеплавых паводзін і тэрмічнага напружання матэрыялаў пры розных тэмпературных умовах.
Ужыванне: ён можа ацаніць тэрмічную стабільнасць і змены прадукцыйнасці гумовых ушчыльненняў пры высокіх і нізкіх тэмпературах і падчас перападаў тэмператур.
d. Мадэляванне вадкасці
Вызначэнне: мадэляванне вадкасці выкарыстоўваецца для мадэлявання кантакту і дзеяння вадкасці з гумовымі ўшчыльняльнікамі.
Ужыванне: Дапамагае ацаніць эфект герметызацыі і магчымую ўцечку ўшчыльненняў у вадкім або газавым асяроддзі.
2. Стратэгія аптымізацыі
а. Аптымізацыя канструктыўных параметраў
Аптымізацыя геаметрыі: шляхам змены формы і памеру ўшчыльнення ацэньваюцца характарыстыкі ўшчыльнення, прастата ўстаноўкі і выкарыстанне матэрыялу.
Аптымізацыя выбару матэрыялу: Выберыце адпаведны гумовы матэрыял у адпаведнасці з рознымі працоўнымі ўмовамі і патрабаваннямі да прадукцыйнасці, каб палепшыць прадукцыйнасць ушчыльнення і тэрмін службы.
б. Аптымізацыя стану нагрузкі
Рэгуляванне сціску: у залежнасці ад працоўнага асяроддзя ўшчыльнення, аптымізуйце яго папярэдняе сцісканне, каб забяспечыць найлепшы эфект ушчыльнення і мінімальны знос.
Аналіз дынамічнага фактару: улічвайце дынамічную нагрузку ў рэальнай працы і адрэгулюйце канструкцыю ўшчыльнення, каб супрацьстаяць вібрацыі і ўдарам.
в. Шматмэтавая аптымізацыя
Ўсебаковы разгляд: пры аптымізацыі ўшчыльненняў часта неабходна ўзважыць некалькі мэтаў, такіх як эфект ушчыльнення, даўгавечнасць, кошт і вага.
Алгарытм аптымізацыі: генетычны алгарытм, аптымізацыя роя часціц і іншыя метады могуць выкарыстоўвацца для сістэматычнага пошуку найлепшага дызайнерскага рашэння.
3. Прыклады прымянення
Выпадак 1: Дызайн ушчыльненняў аўтамабільных рухавікоў
Даведачная інфармацыя: працоўныя ўмовы аўтамабільных рухавікоў суровыя, і пры высокай тэмпературы і высокім ціску патрабуецца надзейная герметычнасць.
Працэс мадэлявання: ушчыльненні тэрмічна-механічна злучаныя і мадэлююцца з дапамогай праграмнага забеспячэння аналізу канечных элементаў для ацэнкі іх напружання і дэфармацыі ў працоўных умовах з высокай тэмпературай.
Вынікі аптымізацыі: за кошт аптымізацыі формы канструкцыі і выбару матэрыялу эфектыўнасць ушчыльнення і даўгавечнасць паспяхова паляпшаюцца, а ўцечка алею, выкліканая паломкай ушчыльнення, памяншаецца.
Справа 2: Распрацоўка аэракасмічных пломбаў
Даведачная інфармацыя: у аэракасмічнай сферы прад'яўляюцца вельмі высокія патрабаванні да прадукцыйнасці герметызацыі, і пломбы павінны працаваць пры надзвычай нізкіх тэмпературах і вакууме.
Працэс мадэлявання: метады цеплавога мадэлявання і мадэлявання вадкасці выкарыстоўваюцца для аналізу цеплавых характарыстык і дынамікі вадкасці ўшчыльненняў у экстрэмальных умовах.
Вынікі аптымізацыі: пасля аптымізаванай канструкцыі ўшчыльнення дэманструюць выдатную ўшчыльняльную здольнасць і трываласць у экстрэмальных умовах, адпавядаючы строгім патрабаванням аэракасмічнай прамысловасці.
Заключэнне
Інжынернае мадэляванне і аптымізацыя гумовых ушчыльненняў з'яўляюцца важнымі сродкамі для паляпшэння іх эксплуатацыйных характарыстык. З дапамогай аналізу канечных элементаў, дынамічнага мадэлявання, тэрмічнага мадэлявання і мадэлявання вадкасці мы можам глыбока зразумець прадукцыйнасць ушчыльненняў у розных умовах працы, а затым правесці эфектыўную аптымізацыю канструкцыі. З развіццём камп'ютэрных тэхналогій і ўдасканаленнем алгарытмаў аптымізацыі гэтыя тэхналогіі стануць больш папулярнымі і будуць забяспечваць больш надзейную падтрымку для распрацоўкі і прымянення гумовых ушчыльняльнікаў.
Час публікацыі: 15 кастрычніка 2024 г