如何设计需要密封的滑动面？

njweiwei2

各位，
在工程中我们经常会遇到这样的问题：有两个面，一个固定，一个滑动，两个面都承受载荷，同时需要在两个面之间设置密封。此时如何定义两个面所在部分的刚度、如果定义两个面之间的间隙和如何选择密封这三个问题对于结构能否正常工作就显得很重要。


一般而言，作为结构设计者，可以决定的只有前两个，即两个面所在部分的刚度和两个面之间的间隙，第三个选择密封的问题可以在给出两个面之间的间隙（含受载前的间隙和受载之后的间隙）提供给密封供应商，由他们来选择密封。


在使用有限元工具比如ANSYS设计两个面所在零件时，一般有三种方法（为方便起见，将两个面所在零件分别命名为A和B）：
1. 分别单独计算A和B在受载情况下的变形，然后提取变形结果，通过相同位置的变形进行加减来得到受载以后的间隙
   这个方法模型比较简单。但是因为是单独计算，所以得到受载厚的间隙可能会有负值，即两个面之间发生了接触，而 结构又要求有相对滑动，这种接触势必会影响滑动效果。为了避免两个面之间的接触，只有将A和B的刚度设计的很好，以保证受载以后不发生接触，这样的后果是成本增加甚至有时候根本无法做到


2. A和B同时包含在模型中，两者之间设置接触单元，设置尺寸保证受载以后两者之间的接触比压小于密封能承受的压力。
   这种方法较方法1更接近真实情况，但是由于边界、网格等因素，结果中接触单元的比压极有可能出现峰值，也就不好判断是否会压坏密封


3. A和B同时包含在模型中，且模型中还包含密封。
   这种方法和真实情况最接近。但是会造成模型很复杂，计算成本增加，甚至难以得到收敛结果。同时，密封的参数对于密封供应商来说属于商业秘密，不容易得到。


不知道各位对于这个问题有什么看法？如果有哪位做过这个问题的研究，烦请指教一二

njweiwei2

顶一下，这个问题大家都不感兴趣么？