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。例如，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。

图1 防水等级说明

      好的手机已经能够做到防水等级8，放在1米水深30分钟没有水侵入。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（Pressure penetration）的方法，利用该方法可以进行防水性能研究。本文通过一个例子讲述如何使用压力渗透，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。

图2 分析模型

    模型如图所示，模型中包含两个分析步：

    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Pressure penetration，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：

Region on Master 和Region on Master 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；

Critical Contact Pressure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；

Fluid Pressure为流体压力，和图2中定义的压力一致；

Penetration time：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Pressure penetration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。