基于SolidWorks与ANSYS的橡胶隔膜分析技术

引言

    橡胶隔膜是隔膜泵的关键部件，其密封状态直接影响隔膜泵运动部件的使用寿命，在隔膜泵的设计过程中，需要对多尺寸的橡胶隔膜进行多次密封特性的分析，每进行一次分析，都需要首先在CAD中简化模型，然后转入ANSYS中进行分网、约束、求解等操作。这种分析方式耗时长、效率低。

    中的配置使用户可以在单一的文件中对零件或装配体模型生成多个设计变化。其提供了简便的方法来开发与管理一组有着不同尺寸、零部件、或其他参数的模型。本文提出了应用的配置功能建立模型，运用ANSYS软件的APDL语言进行自动化快速分析橡胶隔膜的方法，提高了分析效率。

1 基于的建模

    1.1 原始模型的建立

    为了便于后期处理，将隔膜腔及隔膜室盖处理为一体，进行组合建模。

    (1)根据橡胶隔膜、隔膜腔及隔膜室盖的尺寸建立草图，并设置橡胶隔膜的头部上侧、头部下侧与隔膜室盖及隔膜腔的相切。

    (2)分别以橡胶隔膜、隔膜室盖及隔膜腔轮廓建立曲面，如图1所示。

    图1 曲面模型

    1.2 配置的设定

    如图2所示，根据橡胶隔膜分析模型的相关参数设定模型配置的参数，在大量分析时，只需要更改配置参数，就可以自动生成正确的模型。

    图2 配置参数

2 基于APDL的密封特性分析

    2.1 APDL介绍

    进行有限元分析的通用的标准过程为：定义模型及载荷、求解和评判结果。假如求解结果表明有必要修改设计，那么就必须改变模型的几何形状或者材料、载荷数据，并重复上述步骤，特别当模型较复杂或修改较多时，这个过程可能比较繁杂和费时。ANSYS参数设计语言(APDL)的引入为用户提供了自动完成上述工作提供了可能。

    2.2 橡胶隔膜的密封特性分析

    首先将实体模型文件以“GEMO”命名，然后启动ANSYS，橡胶隔膜的有限元分析命令流在设置压缩量、网格大小及橡胶本构模型的参数值后，自动完成整个分析过程。部分命令如下：

    !定义压缩量、橡胶本构模型参数等ysl=6   E=3.25   Cl=1.8 CO=0.61 p=0.49967……

    !导入模型SATIN，’GEMO’，’SAT’，S0LIDS，0  /NOPR……