توضیحات
این مسئله مثال، یک تحلیل غیرخطی از مجموعه آب بندی هایپرالاستیک دو بعدی با استفاده از منطقه بندی مجدد از طریق روش تقسیم عنصر است. این مسئله نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از چندین مرحله تغییر منطقه عمودی برای اطمینان از همگرایی و تکمیل یک تحلیل استفاده کرد
رایج ترین کاربردهای آب بندی عبارتند از آب بندی محور چرخشی، آب بندی فشاری الاستومری و آب بندی فلنجی. کاربردهای آب بندی را می توان به دو نوع آب بندی استاتیک و دینامیک طبقه بندی کرد. این مسئله بر روی یک کاربرد آب بندی الاستومری استاتیک که به عنوان یک مسئله المان محدود غیرخطی 2 بعدی مدل شده است، تمرکز دارد.
مهر و موم الاستومری استاتیک با یک سطح جفت گیری ثابت، یک سطح جفت متحرک و مهره مشخص می شود. مهره معمولاً بین سطوح جفت گیری فشرده می شود و یک رابط سیال بین آنها ایجاد می کند
درک نیازها و رفتارهای فیزیکی
الزامات و رفتارهای فیزیکی زیر در مدل المان محدود و روش حل این مشکل در نظر گرفته شده است:
ضریب اصطکاک (بین مهره و سطح جفت گیری) برای مهر و موم های ساکن نیست. بنابراین ضریب در اینجا مدل سازی نشده است.
• فشار سیال 4000 psi اعمال می شود. فشار یکپارچگی مهر و موم را بهبود می بخشد، اما همچنین می تواند اکستروژن مهره را ایجاد کند. اکستروژن ها به دلیل تنش های برشی (ناشی از فشار محوری دیفرانسیل ایجاد شده توسط سیال، به دلیل ایجاد شکاف اکستروژن) هستند.
• با افزایش فشار سیال، ظرفیت آب بندی بهبود می یابد اما اکستروژن مهره ممکن است رخ دهد. فشار سیال بر روی سطوح مهر و موم تمایل دارد تا مهر و موم را به صورت محوری فشرده کند، مهره تغییر شکل یافته را بیشتر به غده وارد می کند و بنابراین تماس را بهبود می بخشد. با افزایش فشار سیال، تنش‌های برشی داخلی آب‌بند نیز به آرامی افزایش می‌یابد و مواد آب‌بند را به داخل شکاف اکستروژن هدایت می‌کند. درجه و شدت اکستروژن به فشارهای عملیاتی، دمای عملیاتی، هندسه شکاف فاصله و شکل و مواد مهر و موم بستگی دارد.
• پیش بینی هر گونه اکستروژن مهره برای مدل از اهمیت حیاتی برخوردار است. این نوع اکستروژن به طور معمول باعث آسیب نوک زدن به مهر و موم می شود که ناشی از تنش های کششی زیاد نزدیک به سطح آزاد مواد اکسترود شده است.
استفاده از Rezoning برای تعمیر اعوجاج مش عمل مجموعه آب بند و بارهای عملکردی بر روی آب بند می تواند باعث تغییر شکل ها و کرنش های بزرگ شود و به نوبه خود باعث ایجاد اعوجاج شدید مش و منجر به شکست همگرایی در تحلیل غیرخطی شود. در چنین شرایطی، تغییر پهنه می‌تواند مش را ترمیم کند، نتایج را از مش قدیمی (تحریف شده) به مش جدید نگاشت و اجازه دهد تا تجزیه و تحلیل ادامه یابد. شکست همگرایی ناشی از ناپایداری مواد یا هندسی را نمی توان با تغییر منطقه برطرف کرد
درک مرحله Remeshing عملیات Rezoning
در طول مرحله مش بندی مجدد یک عملیات تغییر اندازه، یک مش جدید در هندسه تحریف شده ایجاد می شود و جایگزین مش قدیمی می شود.
Remeshing می تواند با خواندن در یک مش تولید شده یا یک مش شخص ثالث عمومی (فایل CDB) یا با استفاده از اصلاح تقسیم عنصر در مناطق انتخابی مش تحریف شده رخ دهد.
در این مثال، از remeshing از طریق روش تقسیم عنصر استفاده می شود، زیرا تقسیم، تعداد درجات آزادی را در یک منطقه معین بدون تغییر توپولوژی مش افزایش می دهد. این روش پوشش مجدد به ویژه برای مدل‌سازی جریان مواد از طریق حفره‌های محدود (رفتار فیزیکی اولیه آب‌بندهای فوق الاستیک) مفید است. با تقسیم عنصر، توپولوژی مش در داخل مناطق انتخاب شده که در آن عناصر به سادگی به طور مساوی تقسیم می شوند، تغییر نمی کند. با این حال، در ناحیه انتقال بین مش تصفیه شده (مش جدید) و مش قدیمی، لایه‌های انتقال عناصر ایجاد می‌شود و توپولوژی مش را در این مناطق تغییر می‌دهد. انتقال ها می توانند همه چهار ضلعی باشند یا می توانند از چهارضلعی های منحط تشکیل شده باشند. به طور معمول، یک انتقال تمام چهار ضلعی به بیش از یک لایه عنصر برای ایجاد یک شبکه سازگار بین مناطق تقسیم و تقسیم نشده نیاز دارد. عناصر منحط می توانند همین کار را فقط در یک مورد انجام دهند
لایه عنصر؛ با این حال، یک انتقال عنصر انحطاط بیشتر از یک منطقه انتقال عنصر چهار ضلعی مستعد قفل شدن است.
