如何使用Abaqus有限元软件进行电子产品防水性能研究
随着技术的发展，人们对产品的防护等级要求越来越高，尤其是在电子产品中。如何使用有限元软件进行防水性能的研究，为产品设计提供指导呢？以往我们总是通过接触压力判断是否渗水：如果接触压力大于渗水时的临界压力，则防水性能可靠，否则不可靠。这种方法很容易理解，但是结论通常是不可靠的。Abaqus提供了一种名为压力渗透（Pressurepenetration）的方法，利用该方法可以进行防水性能研究。
深圳市有限元科技有限公司是Abaqus软件的一级代理商，并代理国外其他多款cae软件，有限元科技是以工程仿真软件开发为核心，集cae咨询、cae培训、cae软件研发与销售为一体的高科技企业。公司秉承以最高质量的产品和最高质量的服务满足客户的各种需求的服务理念，致力于为客户提供一站式cae整体解决方案，目前已为全国超过500家企业提供cae分析服务。如需购买软件或咨询服务等请联系在线客服，QQ：2039363860/4006046636。
我们通常所说的IP防护等级，IPXX，前一个数值代表防尘等级，后一个数值代表防水等级。下图为防水等级说明。好的手机已经能够做到防水等级7或者更高，放在1米水深30分钟没有水侵入。
图1 防水等级说明
今天，有限元科技小编通过一个例子讲述如何使用Abaqus有限元仿真分析软件的压力渗透来进行电子产品的防水性能研究，并通过结果说明以往的利用接触压力判断是否渗水为什么不可靠。
模型如图所示，模型中包含两个分析步：
图2分析模型
Step1：底部刚性平板固定，顶部刚性平板施加向下的位移模拟压缩；
Step2：左侧表面施加流体压力，并定义压力渗透模拟顶部接触的防水性能。
由于模型中的接触比较多，可以使用通用接触进行定义，但是压力渗透必须是基于接触对定义的。定义方式如下：首先定义一个接触对，然后在接触中选择Pressurepenetration，www.featech.com.cn在弹出窗口中选择之前定义的接触对。
图3选择Pressurepenetration
图4定义Pressurepenetration
其中：
RegiononMaster和RegiononMaster分别为主面和从面暴露在流体下的节点。如果主面为解析面，主面节点为空。如果有多个渗透区域，可以通过+号进行添加多个；
CriticalContactPressure为临界接触压力，一旦接触压力小于该临界压力，压力渗透就开始发生。该值通常通过试验测试得到，本例设为0；
FluidPressure为流体压力，和图2中定义的压力一致；
Penetrationtime：www.featech.com.cn当压力渗透准则满足时，如果立即施加全部的流体流体压力，则接触表面附近的应变过大可能导致收敛困难。对于大应变问题，也可能发生严重的网格畸变。因此，为了获得平滑的解，流体压力在该段时间内从零慢慢地升高全部压力载荷。可以为默认的Ramp，也可以自定义幅值曲线。
分析结果：
第一个分析步结束时的顶部接触压力如下，如果按照以往的经验，接触压力大于0说明具有一定的防水能力。
图5顶部接触压力分布（第一个分析步结束时）
实际上，在流体渗透的作用下，顶部已经完全丧失了密封能力，如图6，第二个分析步结束时的顶部接触压力分布，这时候的接触压力为0，流体已经弯曲渗入了。
图6顶部接触压力分布（第二个分析步结束时）
为了更为方便的观察流体渗入的情况，可以将结果切换到渗透压力（PPRESS）。从下图可以明显的观察到顶部接触面中流体的渗入情况，在分析步结束时，接触面之间已经充满了流体，也就是说完全丧失了防水能力。
图7流体渗透压力分布（左图分布时间为0.222，右图为分析步结束时）
结论：
Abaqus的Pressurepenetration利用接触对可以方便的定义，利用该功能可以很方便的研究结构的密封性能。通过CSTRESS和PPRESS变量输出结果，可以方便的查看流体渗透情况。
电子产品更新越来越快，合理利用有限元分析方法来提升产品核心竞争力将是未来的趋势。
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