请教大家，密封橡胶的压缩量跟压力的关系怎么计算？？

咸Yu菋

比如氟橡胶密封圈，静密封，我要压缩25%，需要施加多大的力，怎么计算呢？？

liuxiaoran

这个可复杂了。。我觉得理论上给你算这个的中国几乎没有。中国的专业计算一直就弱。。但是现在仿真模拟做这个倒是比较方便，要求不算高。。这个曲线肯定是严重非线性（几何非线性，材料非线性，接触非线性）的，所以理论要算我不觉得中国有谁。当然，简化后不是不能算。。

还好你这个是圆形，可能国际上早有人研究过，要是梯形的，没人研究过的形状什么的，更是不可能了。。

你的问题放在30年前和比造核弹还难呀。。

咸Yu菋

liuxiaoran 发表于 2023-3-3 19:05
这个可复杂了。。我觉得理论上给你算这个的中国几乎没有。中国的专业计算一直就弱。。但是现在仿真模拟做这 ...

我是那种圆环密封垫，不是O圈，能计算？？

旋旋zai

氟橡胶静密封，你做成可预紧的，没密封住再紧紧螺栓，必须要去计算压力吗？

liuxiaoran

咸Yu菋 发表于 2023-3-4 08:12
我是那种圆环密封垫，不是O圈，能计算？？

模拟的肯定是容易的，反正我能比较容易的搞定。。理论算就太复杂了。

liuxiaoran

咸Yu菋 发表于 2023-3-4 08:12
我是那种圆环密封垫，不是O圈，能计算？？

你可以大致从理论上估算，但是精度有多少就不得而知了。。加入的橡胶圈比较窄小的话比较好估计。。

1）你的厚度方向压缩25%，你去查一下你的橡胶的拉伸曲线，看看25%应变对应的 应力大约是多少，应该还是找得到类似的，大部分橡胶100%拉伸应力在几个MPA，例如5MPA。。那么25%你就可以估算为 5*0.25%=1.25MPA. ..实际的橡胶一般是个非线性的曲线，最好根据曲线估算。随便找一条，按照你的橡胶的参数比例放大即可。

2）计算你的表面积。。F=P*S，就得到压力了。。如果你的材料是曲线的，，那么F就是曲线的。。因为压缩不大，所以可能线还是比较直的？我不确认。例如外径D20,d15, 那么S=140.. 25%应变应力是1.25.。所以力就是140*1.25=175N. 。感觉这个橡胶太硬了。

没有考虑几何非线性的影响。。。

liuxiaoran

找了一个橡胶的拉伸曲线简单看看，左边应力右边应变。。目测这个橡胶比较软，25%应变（你的压缩百分之25）是0.22MPA。。
那么F=140*0.22=28N..差挺多。。还有如果橡胶小，这个力会比较准，如果宽度大，橡胶因为是不可以体积压缩的，周围被堵住了，这个时候力就会发非常多。。增加几倍也是正常的。你想想如果水密封也很压压缩的。
上面只是尝试给你一个计算的逻辑和方法，可能是很错误的误差非常大。尺寸的计算没那么容易的，何况是橡胶。


0.0281        0.0186
0.0515        0.0372
0.0716        0.0575
0.0906        0.0777
0.1085        0.0974
0.1254        0.1172
0.1414        0.1374
0.1566        0.1581
0.1718        0.1778
0.1848        0.1991
0.1985        0.2202
0.211        0.2408
0.2229        0.2615
0.2348        0.2826
0.2457        0.3039
0.2572        0.3252
0.2671        0.3465
0.2772        0.3684
0.287        0.3897
0.2967        0.4108
0.306        0.4313
0.3152        0.452
0.3246        0.4725
0.3332        0.4939
0.3415        0.5158
0.3501        0.5371
0.3583        0.5575
0.3666        0.5787
0.3746        0.5996
0.3833        0.621

liuxiaoran

觉得不大对劲，没区分橡胶的拉伸和压缩（普通材料可以视为一样，但是橡胶不同），应变小的时候拉压区别不大，按时25%应变的时候，拉压差几乎两倍了。。


拉伸和压缩变形
橡胶元件在简单拉伸和压缩变形时，其应力σ与ε之间的关系式为
σ=Ea［（1+ε）-（1+ε）-2］/3
ε=f/h
式中Ea-橡胶元件的表观弹性模量；
f-橡胶元件的变形量；
h-橡胶元件的高度。
==============20220306更新如下：
橡胶和普通材料不一样，应力并不是和应变线性的，而且和拉亚的关系有关。σ=Ea[(1+ε)-(1+ε)^-/3。
F=P*S，对于单向压缩拉伸，P=σ=Ea[(1+ε)-(1+ε)^-2]/3。 根据这个公式可以得到，压缩百分之25和拉伸百分之25的应力比是~1.7.

案例：如果橡胶垫D20,d15,压缩25%的压力或者压力曲线是什么。
从材料的应力应变曲线查找， 25%应变对应的应力是0.22MPa. 那么F=PI*(D^2-d^2)/4*0.22*1.7=140*0.22*1.7=52.36N.