基于响应面法的C型金属封严环优化设计及其蠕变疲劳寿命计算

在高温载荷作用下,蠕变是金属密封环失效的主要原因之一。为了优化结构设计,满足蠕变疲劳寿命要求,本研究针对C型金属密封环研究各单一要素对密封性能的影响规律,在此基础上提出基于响应面法的优化设计方法。考虑各参数耦合效应进行C型环结构优化,并基于发动机工作时长2000 h大修的工作寿命,对C型环进行疲劳寿命验证。结果表明:最大等效应力随压缩量和材料厚度的增大而增大,回弹率随压缩量和材料厚度的增大而减小。接触应力变化较为复杂,当板厚度小于0.25 mm时,最大接触应力随压缩量和材料厚度的增大而增大;当板厚度为0.30 mm时,最大接触应力随压缩量的增大先增后减。基于响应面法优化设计的结构尺寸满足疲劳寿命要求。