O型圈是机械密封中的一种常用零件，价格便宜，制造简单且对安装的要求较低。O型圈密封分为静密封和动密封，静密封常用于液压泵的进出液口，动密封在液压缸活塞处应用较多。

对于O型圈的密封机理估计很多朋友仅仅停留在表面认识上，下面猫亮设计使用solidworkssimulation来分析一下橡胶O型圈是如何密封的。

模型建立

为提高有限元的计算速度，根据需要分析的问题的特点，我们将这个有限元问题简化为轴对称的2D有限元问题。

在solidworks中使用曲面建立以下O型圈密封的截面模型，分别建立三个曲面实体，一个是盖板，一个是沟槽，一个是O型圈，其中O型圈使用分割线从中间分开。

平面的具体尺寸如下，以下尺寸并未按照O型密封圈的标准尺寸绘制，仅做为演示使用。

O型圈有限元仿真分析算例建立

新建一个非线性静应力的2D简化分析。

使用轴对称模型，选择截面位置及轴线位置完成轴对称模型的建立。

材料指定

将上、下盖板的材料设置为合金钢。

将O型圈材料设置为橡胶，首先将材料库中的橡胶复制到自定义材料中，然后将橡胶材料的本构模型设置为超弹性，下图中的第一材料常量和第二材料常量分别填写0.1和0.01。

由于没有相应的材料数据，这里关于橡胶的材料参数设置仅做为演示。如果有试验数据，可以使用曲线数据来计算材料常量的方式在表格和曲线中将橡胶的材料试验数据输入进去。

接触条件设置

使用本地交互，选择O型圈边线和上盖板的下边线，添加相触的接触关系。

使用本地交互，选择O型圈边线和沟槽的紫色边线，添加相触的接触关系。

使用零部件交互，对O型圈的左右两部分添加结合关系，添加结合关系后，在分析中这两部分就是一个整体了。

分步式载荷及约束添加

对沟槽的下边线使用固定约束。

对盖板的上边线添加一个强制位移的载荷，位移方向向下，大小为0.5mm，且在0.5秒的时候完成0.5mm的位移。

为了模拟O型圈在受到密封流体的压力后的自密封现象，这里采用了载荷分步加载的方式，前面在0.5秒内加载了位移载荷做为第一步载荷。

下面对0.5-1秒的时间内添加第二个载荷步，选择O型圈右侧边线，添加一个0.3MPa的压力载荷。

网格划分

采用默认网格对整体划分网格，为了利于非线性计算的收敛，需要对O型圈的网格加密。

使用网格控制，选择O型圈的边线，添加一个网格控制。

划分后的网格如下

计算及结果分析

位移云图

接触压力云图

在0.25秒的时候O型圈与上盖板发生接触，接触压力不断上升，到达0.5秒时接触压力达到0.2MPa，此时增加了一个逐步增长的0.3MPa的流体压力载荷，在流体压力载荷的驱动下，O型圈发生变形，一直到1秒时0.3MPa的流体压力载荷加载完成，O型圈的接触压力也逐步上升在1秒时接触压力达到了0.48MPa。

O型圈受到了流体压力的作用发生了变形，产生了自密封现象。

猫亮设计

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