不同截面EPDM密封圈密封性能仿真分析

曾 鵬，王 堅，張旭輝，朱晨菡

(1.中車時代電動汽車股份有限公司，湖南 株洲 412007；2.長沙中車智馭新能源科技有限公司，長沙 410000)

液冷散熱器是電動汽車電機控制器冷卻系統中的主要結構。目前形成散熱器密封腔的主要方式有釬焊成型、攪拌摩擦焊成型及密封圈加螺釘裝配成型等。其中密封圈加螺釘裝配成型方式具有結構緊湊、制造簡單、拆裝方便、成本低廉等特點，已被廣泛采用。該方式中的密封圈密封效果直接決定散熱器的可靠性，而密封圈密封效果取決于密封圈的截面形狀。三元乙丙橡膠(EPDM)具有良好的耐氧性、耐氣候老化性、化學穩定性、耐熱性及電絕緣性等特性，已經成為密封圈的首選材料，但其不同的截面形狀對密封效果有很大的影響。本文針對不同截面形狀的EPDM密封圈的密封性能進行仿真分析。

1 EPDM材料模型的建立

橡膠材料在受力過程中具有材料非線性和幾何非線性，且具有各向同性或近似同性及體積不可壓縮或近似不可壓縮的特性，其應變能密度函數()的表征模型有Mooney-Rivlin、Yeoh、Ogden等本構模型。其中Mooney-Rivlin是一個比較經典的模型，用它幾乎可以模擬所有橡膠材料的力學行為，尤其適合于描述橡膠材料大約100%拉伸變形或30%壓縮變形的情況。

本文采用1階兩參數的Mooney-Rivlin模型：

=(-3)+(-3)

(1)

式中：、為與材料相關的常數；、為應變張量不變量；、、為主伸長比。

和是橡膠件仿真分析最重要的兩個材料參數，主要是通過橡膠材料試驗的方式較精確地獲取。最常用的試驗方法有單軸拉伸、平面剪切、簡單剪切和雙軸拉伸?！?br>