发动机怎么就会漏油呢？强度性能开发工程师这么看

《66万买奔驰还没开就漏油》相信大家都知道了！随着央视、新华网和人民日报的专题报道，4S店的种种不端被点名批评，各类媒体平台纷纷报道，负面舆情直指奔驰官方、4S店和市场监管部门。它正在演绎一场来自普通**事件的全网集体**。

“所谓你只管善良，老天自有考量，纯属安慰自己的鬼话！善良遇上流氓，只有两种选择：变成泼妇闹，或者忍气吞声”！

“我们想做一个有素质的公民，可是很多时候社会的现实欺人太甚，永远欺负好说话的人，越闹才能得到妥善处理。学了这么多年的学，高等教育，却要最终大闹来解决问题，这真是奇耻大辱！“

”按闹分配！广大小老百姓的**就是这么难，老百姓遇到难题第一时间想的是如何通关系，因为别的都不好使，一个受过高等教育的弱女子生生逼成了“泼妇”！相关部门，相关地方官，别口口声声把为人民服务挂在嘴边却不干实事！“

随着事件的发酵，“以闹分配”的特殊境遇终究落地。日前涉事车主与奔驰方面达成了8点协议，让略显迟缓但结果良好的将此事，有了一个终结。

但作为强度性能开发工程师，并且还是汽车圈内人，对于这个事件，有一个专业问题需要向公众解释，发动机怎么就会漏油了呢？
 
因为专业敏感度的原因，本文创作从密封性能实现的角度，进行了一个简单模型的典型计算。以试图定性的展示一些，保证密封性能的基本结果和影响规律。

本文总体思路是，进行三维建模并导入仿真软件，在一侧壳体设置固定约束，另一侧内表面设置压力荷载，以模拟运行时的工况。对每个螺栓设置梁单元，并通过2个荷载步加载螺栓预紧力，又在第3个荷载步加载内压力荷载。对垫片两面，设置摩擦系数0.1的摩擦接触。计算完成后，查看变形与密封面的接触压力结果并评定。
 
首先进行建模。两端采用薄板法兰形式建立壳体模型，中间建立较薄的垫片。

在材料属性中，对上下壳体使用软件默认的结构钢。

中间垫片模型新建一个材料，并设置成近似硬质塑料的弹性模量、泊松比、密度等属性。

采用总体2mm网格，利用二阶四面体网格建立两端顶盖模型；垫片部分0.4mm，二阶六面体。在其中一个壳体与垫片的接触面，设置单元细化2级。

局部放大显示一下网格剖分情况。其中垫片部分厚度方向2层6面体单元。细化单元一侧，顶盖模型的厚度方向有2层4面体单元。

网格划分后总体单元数21万个，节点数77万个。属于中等计算规模。

下面设置荷载与边界条件。在非细化网格一侧的壳体底部，设置固定位移约束；在细化网格壳体内表面，设置0.01mpa内压力荷载。在每一个螺栓孔，设置2mm直径梁单元，并采用螺栓预紧力方法，设置1000牛顿预紧力。

分别采用3个荷载步进行逐步加载，下面为每个荷载步的具体设置。

在第一个荷载步的螺栓预紧力荷载设置中，添加1000牛的轴向预紧力，第二个荷载步锁定该预紧力。

在第3个荷载步中，在壳体内表面添加压力荷载。

保存项目文件，进行求解并查看求解信息中的力的收敛历史。其计算过程十分顺畅。

在19版本开始，在求解信息中，新增了一条求解状态信息栏。其可以更加方便的查看计算信息。本案例在共计24个物理核心的志强2696v2版本的CPU及76G内存与120G+240G固态硬盘的工作站上，调用23核心并持续满负荷的运行了6小时，才完成收敛。

完成后提取总体变形结果。在螺栓间距较大的位置，顶盖变形达到7微米以上。

将局部模型放大100倍变形后可以发现，螺栓位置向中心挤压，而顶盖密封面，在两组螺栓中间位置，存在一定的翘曲。而如果翘曲量较大，则可能因为密封面丧失接触压力，而产生漏油隐患。

提取密封面接触状态结果。其红**域为相对密封贴合较好区域。在螺栓间距较大的位置，大范围出现黄色的缝隙情况，这不利于密封性能的实现。

在模型下方密封面，被设计成折线形。图中红色虚线，为两个螺栓连接的直线位置。当拧紧螺栓时，在虚线位置连贯成预紧压力线。而折线的密封面，远离了该压力线范围，将在拐角处容易丧失接触压力。

对于密封计算而言，更为直接的参数是接触压力的分布。本案例在螺栓间距较大以及折线区域远离接触线位置，均大范围出现接触压力为零的情况。这些位置将丧失密封能力。

继续提取接触压力大于0.5Mpa的区域。

假设当前密封垫片性能及对应工况下，保证密封不漏油，需要使得接触面的接触压力，大于0.5mpa，并且大于该压力的范围，应连贯是我们判断是否密封设计合格的条件的话。

下图中只有3-4号螺栓中间以及5-6号螺栓中间位置满足以上要求；而1-6号螺栓中间的接触压力仅局部满足大于0.5mm；在接近1号螺栓位置接触压力基本丧失，故该处容易形成漏油点；4—5号螺栓中间位置，折线拐角处接触压力快速丧失，也会形成泄露风险；在2-3号和1-2号螺栓中间，完全没有接触压力，如果该处有机油，则泄露风险极大。

本文通过简单定性计算的方法，展示了密封计算仿真的基本流程和评定方式。并利用接触状态和接触压力结果，进行了密封效果的简单评判。基本规律为，如果其他条件不变时，螺栓间距增大到一定程度，则螺栓中间的接触压力，将丧失到低于某个临界值，以及当接触面出现折线，并明显偏离螺栓接触线时，也会在拐角处丧失接触压力。也许接触压力的丧失，是西安女生的奔驰新车漏油的原因。

本文仅仅通过最简单最基本的案例，进行了思路方面的展示。如需考虑更为细致，推荐参考美国ASME规范的压力容器设计规范的法兰设计部分。其定义了利用垫片系数、比压力、密封宽度、装配状态下螺栓预紧力计算、工作状态螺栓预紧力计算、法兰刚度计算等参数，的一种保证密封性能的算法。

更为专业的推荐是，采用德国VDI2230规范，其在行业内几乎就是绝对权威的存在。一般应进行13个步骤的计算，方可在考虑结构尺寸、压力锥范围、因为螺栓刚度、密封面压溃、温差、外力等作用等，而对轴向压紧力影响的计算公式，并可以考虑不同预紧方法，如扭矩法及扭矩+转角法等及不同预紧工具，对实际有效轴力影响的各种计算方法与公式等。属于十分专业细致，也较难掌握的计算方法。

希望本文能帮助大家，更好的通过仿真的视角，评价和审视本次漏油事件。