压差式泄油器有限元模拟分析-

论文导读：
摘要：本文介绍通过solidworks有限元分析方法特点并对泄油器密封尼龙片进行模拟分析，通过在管内进行打入压力的方式，使尼龙片的两面上产生较大的压力差，达到或大于尼龙片的屈服极限产生变形而并从泄油器内被压力挤出本体。基于模拟结果给这种压差式的泄油器设计提供数据参考依据。
关键词：solidworks 有限元分析 泄油器 尼龙片
引言：目前国内的泄油器种类繁多，功能上都针对于油井内如何泄油而出现不同的方式方法，从设计到现实中的使用，需要经过很多的试验和修改最终才能达到推广应用的目的。从设计理念到完成图纸，对其具体的实用性都是从零开始，需要大量时间来进行实验和修改来验证设计理念的价值度高不高，从而可以看出核心问题就在于设计初期对其具体的实用性参考资料为零。而我们用solidworks的有限元分析方法能得到第一手资料，完全可以模拟现实中的使用情况，在设计初期就能判断预期的实用性。从而减少很多实验和修改，节省很多时间提高工作效率。而本文通过介绍有限元分析的方法特性和具体实例的分析来获取其中的数据参考资料推导出设计的合理性和实用性。

一、有限元分析的特性

1.有限元分析法

它是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解，这个解不是准确解，而是近似解。

2.有限元分析应用领域

FEA简称有限元分析，是一种关于求解域偏微分方程的数值方法。这种类型的问题会在许多工程学科（如机械设计、声学、电磁学、岩土力学、流体动力学等）中遇到。在机械工程中，有限元分析被广泛的应用于结构、振动和热传导问题。FEA被用来解决各种简单到复杂的问题，而且能适应各种复杂形状，专家们则使用FEA来解决一些非常深奥的问题，如车辆碰撞动力学分析、金属成型分析、生物结构分析等。

3.有限元分析的优势

有限元的分析能更好的模拟真实情况，结果更加精确，大大简化了工程师的劳动。它提供了如压力、频率、约束、热量等完整的优化分析手段，能非常迅速的实现对大规模的复杂设计的分析和验证，并可获得修正和优化设计的所需要的信息。因为实际问题被较简单的问题所代替，而有限元分析成为行之有效的工程分析手段

二、实例分析

1.工况模拟分析

泄油器与端盖之间是丝扣连接且中心孔相通，中间安装一个尼龙片，通过泄油器里面不断的增压达到破坏强度使尼龙片产生形变而挤出泄油器。通过工况的分析我们知道了一个数据压力，而压力的受力情况则是：从泄油器内部施加向外的压力，而端盖与泄油器连接紧固后对尼龙片有一个向内的反作用力，随着压力的递增，尼龙片最容易产生弹性形变的区域就在通孔的直径区域内，达到破坏极限时便会产生不可逆形变被压力挤出通孔实现泄压目的。

2.操作方法

首先在solidworks的simulation插件中对模型进行新运算的建立并点选【静态】分析，其次对模拟对象逐个进行材料的选择添加，点选【约束】工具选择端盖背面作为固定面，点选【外部载荷】菜单中的【压力】工具对尼龙片的一面施加方向向外40MPa的压力，同时在尼龙片厚度端面上产生形变后会受到向外同等压力，再次在尼龙片背面与端盖前端的环形面上施加一个相反的反作用力，最后点选【运行】工具对工况进行模拟。

3.结果分析

通过模拟分析得出三个图形数据，分别是应力、位移、和应变。

3.1应力图解

如图1所示应力图中，可以看出右侧所列出的数据中，应力大小从上至下按照不同颜色依次排列，而尼龙的屈服强度为60N/mm²，图中尼龙片中间出现断裂缝隙说明已经超出屈服极限，而屈服强度大于最大应力806171840 N/m²，约为81 N/mm²，导致尼龙断裂变形。从断裂缝隙向圆心方向有密集的应力分布环形带，从颜色深度可以从右侧图表中判断出压力为33.6-53.7 N/mm²，从以上数据中推论得出在泄油器内压力属于连续性增压，应力分布带上压力持续递增，随着压力增大尼龙片的变形断裂程度也越大。

3.2 位移图解

如图2所示位移图中，可以看出右侧所列出的数据中，位移大小从上至下按照不同颜色依次排列，最大位移在尼龙片中心位置，随着颜色的不同位移从圆心开始向外扩散并逐渐增大，从右侧图表中看出最大的位移为8.689e+000mm。这就说明尼龙片已经产生了较大的变形位移。

3.3 应变图解

如图3所示应变图中，可以看出右侧所列出的数据中，应变量大小从上至下按照不同颜色依次排列，同时具有了网格分布。从应力图解中得知应力不断集中，产生了从断裂缝隙处向圆心方向的应力环形分布带，此图中可以看出应变量最大部位分布在断裂处边缘，随着压力的递增，尼龙片从断裂边缘持续变形，最终被挤出通孔达到设计要求。
三、结论
本文通过Solidworks的有限元分析插件对泄油器的密封尼龙片进行了模拟分析，从工况的模拟到结果数据的分析，得到了应力、应变量和变形量数据，
通过计算得出在管内打入压力，尼龙片是可以在规定压力下
产生形变断裂挤出泄油器达到泄油的目的。另一方面solidwor摘自：毕业论文 格式www.7ctime.com
ks的simulation有限元分析也提高了设计者的工作效率，节约了很多时间和成本，拿到第一手最有价值的宝贵资料。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。