如何使用Abaqus有限元軟件進行電子產(chǎn)品防水性能研究
隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對產(chǎn)品的防護等級要求越來越高，尤其是在電子產(chǎn)品中。如何使用有限元軟件進行防水性能的研究，為產(chǎn)品設(shè)計提供指導(dǎo)呢？以往我們總是通過接觸壓力判斷是否滲水：如果接觸壓力大于滲水時的臨界壓力，則防水性能可靠，否則不可靠。這種方法很容易理解，但是結(jié)論通常是不可靠的。Abaqus提供了一種名為壓力滲透（Pressurepenetration）的方法，利用該方法可以進行防水性能研究。
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我們通常所說的IP防護等級，IPXX，前一個數(shù)值代表防塵等級，后一個數(shù)值代表防水等級。下圖為防水等級說明。好的手機已經(jīng)能夠做到防水等級7或者更高，放在1米水深30分鐘沒有水侵入。
圖1 防水等級說明
今天，有限元科技小編通過一個例子講述如何使用Abaqus有限元仿真分析軟件的壓力滲透來進行電子產(chǎn)品的防水性能研究，并通過結(jié)果說明以往的利用接觸壓力判斷是否滲水為什么不可靠。
模型如圖所示，模型中包含兩個分析步：
圖2分析模型
Step1：底部剛性平板固定，頂部剛性平板施加向下的位移模擬壓縮；
Step2：左側(cè)表面施加流體壓力，并定義壓力滲透模擬頂部接觸的防水性能。
由于模型中的接觸比較多，可以使用通用接觸進行定義，但是壓力滲透必須是基于接觸對定義的。定義方式如下：首先定義一個接觸對，然后在接觸中選擇Pressurepenetration，tyrp.net在彈出窗口中選擇之前定義的接觸對。
圖3選擇Pressurepenetration
圖4定義Pressurepenetration
其中：
RegiononMaster和RegiononMaster分別為主面和從面暴露在流體下的節(jié)點。如果主面為解析面，主面節(jié)點為空。如果有多個滲透區(qū)域，可以通過+號進行添加多個；
CriticalContactPressure為臨界接觸壓力，一旦接觸壓力小于該臨界壓力，壓力滲透就開始發(fā)生。該值通常通過試驗測試得到，本例設(shè)為0；
FluidPressure為流體壓力，和圖2中定義的壓力一致；
Penetrationtime：tyrp.net當(dāng)壓力滲透準(zhǔn)則滿足時，如果立即施加全部的流體流體壓力，則接觸表面附近的應(yīng)變過大可能導(dǎo)致收斂困難。對于大應(yīng)變問題，也可能發(fā)生嚴(yán)重的網(wǎng)格畸變。因此，為了獲得平滑的解，流體壓力在該段時間內(nèi)從零慢慢地升高全部壓力載荷?？梢詾槟J(rèn)的Ramp，也可以自定義幅值曲線。
分析結(jié)果：
第一個分析步結(jié)束時的頂部接觸壓力如下，如果按照以往的經(jīng)驗，接觸壓力大于0說明具有一定的防水能力。
圖5頂部接觸壓力分布（第一個分析步結(jié)束時）
實際上，在流體滲透的作用下，頂部已經(jīng)完全喪失了密封能力，如圖6，第二個分析步結(jié)束時的頂部接觸壓力分布，這時候的接觸壓力為0，流體已經(jīng)彎曲滲入了。
圖6頂部接觸壓力分布（第二個分析步結(jié)束時）
為了更為方便的觀察流體滲入的情況，可以將結(jié)果切換到滲透壓力（PPRESS）。從下圖可以明顯的觀察到頂部接觸面中流體的滲入情況，在分析步結(jié)束時，接觸面之間已經(jīng)充滿了流體，也就是說完全喪失了防水能力。
圖7流體滲透壓力分布（左圖分布時間為0.222，右圖為分析步結(jié)束時）
結(jié)論：
Abaqus的Pressurepenetration利用接觸對可以方便的定義，利用該功能可以很方便的研究結(jié)構(gòu)的密封性能。通過CSTRESS和PPRESS變量輸出結(jié)果，可以方便的查看流體滲透情況。
電子產(chǎn)品更新越來越快，合理利用有限元分析方法來提升產(chǎn)品核心競爭力將是未來的趨勢。
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