硅橡胶“O”形密封圈Mooney-Rivlin模型常数的确定

依据非线性力学理论,用工程实用的测试方法,对硅橡胶材料单轴拉伸力学行为进行了测试,通过对测试结果的拟合处理,得到了四参数的Mooney-R ivlin模型常数,模型曲线与实测应力应变曲线吻合较好。采用该模型常数对硅橡胶“O”形密封圈工作状态的变形和应力进行了有限元分析,加深了对其密封性能的了解,对密封结构的设计分析具有一定的指导意义。

基于加速老化试验的海工装备O形密封圈寿命预测

针对海工装备O形密封圈实际工作中海水的酸碱性和海洋特殊环境,开展O形密封圈老化加速寿命试验。基于橡胶老化经验公式与阿仑尼乌斯加速模型,设计模拟海洋环境的老化加速寿命试验台,在湿度80%、盐度35%(质量分数)、pH值8.22的环境下,开展35、50与65℃下的老化加速试验;建立丁腈橡胶密封圈老化动力学模型,分析不同温度下压缩永久变形率随时间的变化规律,以及温度与老化时间以及压缩永久变形率之间的函数关系,预测海工装备中O形密封圈使用寿命。结果表明:密封圈在相同介质中不同温度下老化时,使用寿命随着温度升高而减少的速度并无明显变化。采用建立的密封圈老化动力学模型,推测出在25~30℃海水环境下密封圈使用寿命在1~1.5年之间,与实际使用寿命基本吻合。

某型飞机舱盖关键元件O形密封圈气密性分析

对某飞机舱盖作动筒异常弹出进行分析,原因是油液中的气体导致油液体积弹性模量变小,可压缩性增强,易发生弹出现象。基于IFAS模型得到含气量与油液体积弹性模量的关系。座舱盖液压操纵系统密封区域均采用O形密封圈进行密封,但由于关键元件粗糙表面特征的存在构成气体泄漏通道,导致座舱盖液压操纵系统中混入气体。因此提出了一种基于Roth模型的泄漏率计算方法,将O形密封圈与金属粗糙表面之间的接触关系,看作弹性金属光滑表面和刚性金属粗糙表面之间的接触关系,对金属粗糙度表面轮廓三角峰均一化排列,从而将泄漏路径定义为梯形通道。基于有限元软件ABAQUS计算密封圈的密封性能系数,分析了表面粗糙度及偏载情况对气体泄漏率的影响;最后通过ANSYS仿真分析与理论结果进行对比。该工作对高精密的密封结构加工设计有着重要指导意义。

硬度对液压马达O形密封圈性能影响的分析

以仿真转台液压马达密封结构为研究对象,利用有限元分析软件ABAQUS建立其有限元模型,采用罚函数技术和库仑摩擦模型对O形密封圈和马达密封副间的摩擦接触进行有限元分析,研究O形密封圈材料硬度对接触压力、密封圈Mises应力和密封圈与马达密封副间接触面积的影响,分析接触压力、密封圈Mises应力峰值和接触面积的分布规律。结果表明:接触压力随O形密封圈材料硬度的变化呈“驼峰”式变化;在“驼峰”位置随材料硬度的增加而增大;材料硬度小于85 HA时,对O形密封圈Mises应力的影响并不明显;材料硬度大于85 HA时,Mises应力增大幅度变大,容易导致密封圈损坏;密封圈与马达轴间静接触面积整体上随密封圈材料硬度的增大而减小,故应尽量控制密封圈硬度,保证足够的接触面积。

一种航天器运动机构O形轴向动密封摩擦阻力研究

针对航天器一种常用的多道冗余O形轴向动密封摩擦阻力偏大的问题,对密封圈压缩率、金属配副表面摩擦因数、装配状态等因素进行仿真和试验研究。通过试验获得密封圈压缩率与摩擦阻力的关系;建立密封圈橡胶材料与轴孔摩擦仿真模型,通过分析获得O形密封圈与不同金属副动摩擦因数可能存在关系,并通过轴孔模拟试验验证仿真结果。通过密封圈磨损部位及应力分析,探究密封圈磨损原因。结果表明:摩擦阻力随密封圈压缩率的增大呈非线性增大趋势,且压缩率越大,摩擦阻力增幅越明显,因此降低密封圈压缩率可有效降低摩擦阻力;影响密封结构摩擦阻力的关键因素在于轴与密封圈之间的摩擦因数,通过在轴表面涂覆润滑膜层,可有效降低主轴摩擦因数,从而降低摩擦阻力。

基于物理模型与统计分析的作动器活动密封O形圈磨损预测研究

在实际服役环境中,飞机发生的总故障的40%是由于密封泄漏造成的,其密封性能的优劣直接影响产品的功能、性能和使用可靠性。然而,飞机上缺乏对密封圈的磨损监测,导致密封圈健康状态难以评估。针对这一问题,本研究提出了一种基于物理模型与统计分析的活动密封O形圈磨损预测方法,首先对密封圈的磨损进行了机理分析和参数测定;其次,采用Abaqus有限元软件模拟研究了密封圈的运动过程,得到密封圈的接触应力;然后,对舵机每个架次的累计行程进行统计分析,得到行程的概率统计曲线,结合Holm-Archard磨损模型得到磨损体积的概率分布曲线;最后,结合时间与行程的关系,建立了磨损体积与时间之间的数学模型。采用多个样本进行验证,结果表明,实际磨损体积在预测密度函数的3σ范围内的概率为95.83%,证明本研究建立的模型能够有较大概率预测活动密封的O形圈的体积磨损情况。

某型橡胶密封圈老化加速试验及寿命预测

目的通过开展高温老化试验及湿热老化试验,对某型硅橡胶O形密封圈的老化规律和贮存寿命进行探究,并创新性地将2类试验进行对比分析,进而更直观地分析不同应力因素对老化行为的影响以及不同模型的适用性。方法分别以温度单一应力和湿度双重应力为主要老化因素设计加速老化试验,以永久压缩变形率为退化数据求出不同应力下的橡胶性能退化模型,将2类老化试验分别与阿伦尼斯模型以及湿热模型相结合来预测密封圈的贮存寿命,并进一步探究单一应力和双重应力对老化过程具体影响,最后评估不同理论模型的适用性。结果求出了各应力下橡胶性能退化模型并预估出对应的密封圈贮存寿命,初步探究了温度、湿度及其综合作用对老化及贮存寿命的影响,分析了不同理论模型在实际应用中的准确性和适用性。结论通过两大类老化试验,对该型橡胶的贮存寿命作出了13.5和13.9年的预估,并得到温、湿度对橡胶老化影响较大,两者综合作用是非线性的结论。同时也分析出考虑湿热因素的模型更适合预测橡胶密封圈的老化寿命。

O形橡胶密封圈密封性能的有限元分析

利用ANSYS建立了液压系统中液压缸用O形橡胶密封圈的二维轴对称模型,分析计算了O形密封圈缸筒和轴套的间隙、密封轴套槽口倒角半径、O形密封圈的截面尺寸、橡胶材料参数、初始压缩率对密封面最大接触压力和剪切应力的影响。结果表明:O形密封圈缸筒和轴套的间隙对剪切应力的影响很大;轴套沟槽宽度、O形密封圈的截面尺寸和橡胶材料参数对密封面最大接触压力的影响很大;初始压缩率对密封面最大接触压力和剪切应力的影响都很大;对于本文分析的结构,在其它条件不变的情况下密封轴套槽口倒角半径对密封面最大接触压力和剪切应力的影响都不大;分析结果验证了长期使用的经验设计。

O形橡胶密封圈应力与接触压力的有限元分析

利用大型有限元软件ANSYS对O形橡胶密封圈在不同压缩率和油压下的变形与受力情况进行了分析研究,得出了相应情况下范.米塞斯(Von M ises)应力分布及接触压力与最大接触压力的变化关系。结果表明:随着油压的增加,范.米塞斯(Von M ises)应力相应增加,且应力峰区也相应改变,说明O形圈可能出现裂纹的位置是随着油压而变化的;O形橡胶密封圈与轴之间的最大接触压力随着压缩率、油压的增加而增加,在不同油压作用下,最大接触压力始终大于油压,满足O形圈的密封条件。

橡胶“O”形密封圈结构参数和失效准则研究

利用大变形、接触的非线性有限元理论建立了某固体火箭发动机密封结构的二维轴对称模型,用有限元软件计算出该结构在工作状态下的变形和应力。通过计算可知,在橡胶“O”形密封圈与上下法兰接触的位置产生最大的接触压应力,在密封槽槽口转角位置产生最大的剪切应力。对密封性能的各结构参数进行了分析,讨论了上下法兰张开间隙、初始压缩率、密封槽槽口及槽底倒角半径、密封槽宽、密封圈材料等典型参数的影响:上下法兰张开间隙、密封圈的初始压缩率对最大接触压应力的影响较大,而密封槽槽口和槽底处倒角半径对剪切应力影响明显。三维壳体结构的有限元分析结果表明,上下法兰在内压作用下产生不均匀的张开间隙,体现了三维结构的特点。不均匀的张开间隙与二维轴对称结果对比可知,以最小间隙作为设计间隙,二维轴对称分析模型可取代三维模型来分析该结构的密封性能。最后,确定了“O”形圈密封结构的最大接触应力和剪切应力失效准则。

O形橡胶密封圈的热应力耦合分析

研究原油高温热采工具O形橡胶密封圈在高温高压下的密封特性。借助于大型有限元分析软件ANSYS,建立O形橡胶密封圈及其边界的二维轴对称有限元模型,研究油压、装配间隙和摩擦因数对密封面最大接触应力、剪切应力和Von Mises应力的影响,并采用热应力耦合分析方法,分析温度对O形密封圈密封性能的影响。结果表明:摩擦因数对应力影响不大,而油压和装配间隙对应力影响很大,过大的装配间隙会造成O形橡胶密封圈最大接触应力下降和最大剪切应力上升,造成密封失效;当温度升高时,密封圈最大剪切应力和接触应力相应减小,而最大Von Mises应力明显减小,因此应使O形密封圈在适当的温度下工作,以确保密封的可靠性。

超高液压下O形橡胶密封圈的有限元分析

利用ABAQUS软件对O形橡胶密封圈在超高液压下的应力和接触压力进行了有限元分析,探讨了不同压力下O形橡胶密封圈的VonMises应力和接触压力的变化规律,分析了压缩率及密封间隙对最大VonMises应力与最大接触压力的影响。结果表明在超高液压下,O形圈VonMises应力主要集中在液压缸与活塞杆的密封间隙区域,且最大VonMises应力随着密封间隙的增加而显著上升;压缩率对初始应力和接触应力影响较大,适当提高压缩率能够提供密封的可靠性,O形圈最大接触应力随着油压的增加呈近似线性变化。

应力松弛下橡胶O形密封圈的有限元分析

建立了橡胶O形密封圈与沟槽接触的平面轴对称非线性有限元分析模型,利用MSC.Marc有限元软件,分析了O形密封圈安装过程中,不同压缩率对接触应力的影响以及考虑应力松弛过程下使用的应力分布。数值结果表明,在没有油压下,应力松弛前后O形密封圈接触界面上的应力分布呈抛物线;应力松弛后,O形密封圈中的最大接触应力有明显降低,在200 s内应力衰减较快。在应力松弛1年并施加油压后,接触界面上的应力分布变化较大,但最大接触应力仍都大于油压,该O形密封圈使用可靠。

机械密封O形橡胶密封圈力学行为的有限元分析

利用有限元软件ANSYS建立了机械密封O形橡胶密封圈轴对称计算模型,分析计算了在两种不同的安装方式下的变形、Von Mises应力分布及其与轴套接触的接触应力和摩擦力,研究了O形密封圈的预紧压缩率、介质压力和凹槽宽度对密封性能的影响。研究表明:O形密封圈的变形、Von Mises应力、主接触面接触应力及其与轴套的摩擦力均随介质压力和截面压缩率的增大而增大,并随着凹槽宽度的减小而增大;凹槽宽度的设计不能过小,两种不同的安装方式下选用O形密封圈的压缩量应有所不同。

橡胶O形密封圈的非线性有限元分析

借助于大型非线性有限元分析软件MSC.MARC,建立了橡胶O形圈与沟槽接触的非线性有限元分析模型,分析了橡胶O形圈在安装和使用中的接触变形、接触宽度和密封界面上的接触应力分布规律,从而为进一步可靠设计、优化橡胶O形圈提供了理论依据。

O形三元乙丙橡胶密封圈的使用寿命预测

根据包装箱结构设计典型密封结构,在模拟使用状态下对O形三元乙丙橡胶(EPDM)密封圈进行加速老化试验研究,获得在65,85和105℃下不同老化时间(5,10,15,20,25和30 d)的压缩永久变形变化规律,在此基础上,推导O形EPDM密封圈的失效时间与使用温度的数学关系式,预测出O形EPDM密封圈在25℃下的使用寿命为17.8 a。同时,将预测曲线与实测曲线进行对比分析得出预测曲线与实测曲线吻合良好,相关性参数R>0.95。

O形橡胶密封圈配合挡圈密封的应力与接触压力有限元分析

利用有限元分析软件MSC.MARC对O形橡胶密封圈与挡圈密封在不同压力下的应力与接触压力进行了有限元分析,探讨了不同压力下O形橡胶密封圈和挡圈柯西应力分布、接触压力与接触宽度的关系、O形橡胶密封圈与挡圈相互接触的弧长与油压及接触压力的关系。结果表明O形橡胶密封圈在配合挡圈的情况下的柯西应力主要集中于挡圈的右上部分及左下部分;O形橡胶密封圈与挡圈的接触弧长开始随油压的增加而增长,最后保持一定值;O形橡胶密封圈与挡圈的接触宽度与接触压力近似呈二次曲线。

GIS用三元乙丙、丁腈、氯丁橡胶O形密封圈物理性能比较分析

为了评价GIS常用三元乙丙、丁腈、氯丁橡胶O形圈性能的优劣,在相同试验条件下笔者对3种橡胶进行了试验。通过试验结果分析,给出了3种橡胶力学性能、耐受热老化和天候老化性能、耐受液体浸渍性能和低温性能的优劣排序,可以作为GIS厂家技术人员优选O形圈的参考。

基于Ansys的橡胶O形密封圈的密封性能有限元分析

利用有限元分析软件Ansys,建立了橡胶O形圈及其边界的有限元模型,分析计算了不同的O形密封圈径向间隙以及不同的油压下对密封面最大接触压力和Von Mises应力的影响,以及它们之间的相互关系,为O型密封圈的合理安装和使用提供了理论依据。

关于橡胶O形密封圈的Ansys分析

利用有限元分析软件ANSYS,建立了橡胶O形圈及其边界的有限元模型,分析了不同油压和初始压缩率下形状的变化和应力的分布,以及最大接触压力和油压、初始压缩率的关系,描述了O形圈可能出现裂纹的位置,为合理地安装和使用提供了理论依据。