防毒面具面罩裝配氣密性與牢固度仿真.pdf

1、防毒面具作為一種重要的個人呼吸防護器材，在設(shè)計和研究方面受到世界范圍內(nèi)廣泛的關(guān)注和重視。但是目前我國在防毒面具面的研制過程中，仍然采用先設(shè)計再加工，最后實驗測試的傳統(tǒng)設(shè)計方法，大大增加了防毒面具的研制時間和成本。面對這一問題，本文提出了一種新的技術(shù)方法，將有限元仿真分析技術(shù)（CAE)應(yīng)用到防毒面具的研制方法中，代替之前的加工與實驗測試的過程，從而縮短防毒面具的研制時間，減少設(shè)計成本。本文研究的是防毒面具面罩裝配氣密性與牢固度的問題，采用

2、的研究方法是首先根據(jù)各接口的裝配過程，對其進行有限元仿真分析，再通過物理實驗與有限元仿真分析數(shù)據(jù)之間做對比，確定該有限元仿真分析方法的正確性。最后對加工中出現(xiàn)的部分結(jié)構(gòu)尺寸的改變再進行有限元仿真分析，確定面具各接口處的密封性與牢固度是否合理。為防毒面具的設(shè)計提供技術(shù)支持。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過對橡膠類材料本構(gòu)模型的描述，確定橡膠罩體材料本構(gòu)模型為Mooney-Rivlin2參數(shù)模型。再根據(jù)橡膠材料的單軸拉伸試驗，得到其應(yīng)

3、力一應(yīng)變曲線，通過最小二乘法對實驗數(shù)據(jù)進行擬合，得到M00ney-Rivlin2參數(shù)橡膠本構(gòu)模型的參數(shù)值。最后通過Ansys Workbench平臺，應(yīng)用得到的橡膠本構(gòu)模型參數(shù)模擬單軸拉伸實驗，通過仿真數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)對比分析，確定了該本構(gòu)模型可以準(zhǔn)確的反映橡膠材料的力學(xué)特性。⑵以橡膠罩體的應(yīng)力分布為面罩裝配氣密性的判斷標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的罐接頭、主通話器裝配過程，對其接口裝配氣密性進行有限元仿真分析，得到橡膠罩體的應(yīng)力分布，通過實驗測試數(shù)據(jù)

4、與仿真數(shù)據(jù)做比對分析，確定該仿真方法是正確的，再通過改變模型中橡膠罩體的厚度參數(shù)，驗證了在參數(shù)變化后，罐接頭、主通話器的裝配氣密性仍然合格。其次以卡扣連接強度為牢固度判斷標(biāo)準(zhǔn)，對罐接頭與主通話器的裝配牢固度進行有限元仿真，得到合適的卡扣凸臺高度為0.9mm-1.1mm。最后對眼窗的裝配氣密性與牢固度進行有限元仿真分析，發(fā)現(xiàn)其局部密封性差，并提出了修改方案，對橡膠罩體進行加厚處理，再進行有限元仿真分析，通過罩體的應(yīng)力分布，確定該修改方案是