介质压力及O形橡胶圈压缩率对往复运动轴封性能的影响

以液压缸往复密封中的O形橡胶圈为研究对象,建立其二维轴对称模型。在摩擦系数为0.1,不同介质压力和不同预压缩率的情况下,运用有限元软件ANSYS workbench对O形圈的变形情况及应力大小进行分析。结果表明：O形密封圈在缸筒和活塞杆间隙处应力集中最明显,说明在此位置容易被挤进间隙,造成间隙咬伤,导致密封失效。在压缩率小于15%,介质压力小于15MPa的情况下,剪切应力始终小于丁腈橡胶的剪切强度;在压缩率超过15%时,容易造成 O形圈应力松弛,发生压缩变形;介质压力超过15MPa,剪切应力急剧增加,在往复运动下,密封圈会不断地被摩擦磨损,很容易产生积累损伤,导致裂纹的产生或破损。     

机械密封橡胶O形圈密封性能的有限元分析

采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对在机械密封沟槽中单侧受限丁腈橡胶O形圈的密封性能进行了数值计算,重点研究了预压缩率和介质压力对O形圈接触应力、接触宽度和峰值应力的影响。模拟计算结果表明：计算值与Lindley半经验公式值和Wendt实验值较为一致;O形圈预压缩率对主接触面上的接触应力分布有较大影响,而...     

格莱圈密封性能非线性有限元分析

为了研究气缸密封件的性能以及失效情况,运用有限元分析方法对格莱圈弹性体进行分析.利用有限元分析软件建立了格莱圈有限元分析模型,通过建模、划分网格、加载、求解以及后处理等步骤,对其在不同压缩率、不同气压时密封面接触压力分布规律进行探讨分析,确定格莱圈易失效位置,分析压缩率和气压对格莱圈密封面最大接触压力的影响.结果表明:在位移云图和接触压力云图中,格莱圈密封面最大接触压力随压缩率和气压的增加而增加;格莱圈的方型圈与缸套的接触压力最大,且最大接触压力明显大于通入气体的压力,故格莱圈不易失效;气缸在实际气压0.4MPa和8%压缩率的情况下能正常工作,为评定缸阀一体化气缸的可靠性提供了参考.     

卡箍快开卧式深海模拟舱的径向密封结构及其密封可靠性评价

针对卡箍快开盖结构的卧式深海模拟舱在深海高背压环境下存在密封可靠性不足问题,提出了一种深海模拟舱O形圈径向密封结构,建立了该结构的非线性有限元模型. 通过O形圈的密封面接触应力与内部Von Mises应力评价该结构的密封可靠性,讨论了舱内介质压力、O形圈预压缩率、槽口倒圆、配合间隙对深海模拟舱密封性能的影响. 仿真结果表明:加压过程中接触应力峰区位置显著改变,舱内水压由0 MPa加至25 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力分布急剧变化,由25 MPa加至45 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力峰区位置基本不变,该结构能够实现45 MPa压力下的有效密封. 预压缩率的增加会显著增加主接触面密封带宽度,增大槽口倒圆有助于降低Von Mises应力,Von Mises应力峰值随配合间隙的增加先增大后减小,增大配合间隙有助于提高密封带宽度. 试验结果证明:当O形圈的预压缩率为10℅、槽口倒圆为0. 4 mm、配合间隙为0. 7 mm时,利用该密封结构所研制的深海高压舱在40、45、50 MPa水压时均能保证有效密封.     

航空作动器O形密封材料失效分析

分析航空作动器往复密封材料的表面磨损失效和疲劳失效,针对材料疲劳失效,提出比S-N曲线更方便实用的基于断裂力学密封疲劳寿命预测方法.由于压缩率与拉伸率对密封失效及寿命的影响极大,分别建立压缩率为8%、12%、16%及20%的二维仿真模型和拉伸率为1、1.03、1.05和1.20的三维仿真模型.通过有限元方法对作动器O形圈进行仿真分析,基于表面磨损失效机理对各模型进行对比分析,获得接触压力与磨损速率的关系.通过基于断裂力学的材料疲劳失效机理,计算O形密封疲劳寿命.综合考虑两种失效分析,选择恰当的压缩率与拉伸率,不仅可以在保证密封效果的同时延长密封件寿命,而且计算数值与航空标准HBZ 4-1995基本一致,从而为制定相关标准提供理论方法.     

深海高压舱密封性能评价研究

为了确保基于O形橡胶密封圈的深海高压舱实现可靠密封，避免因经验设计带来的密封失效，提出了通过计算O形橡胶密封圈密封工作时的最大接触应力来判断密封可靠性和安全裕度的评价方法.采用超弹性单元HYPER56建立了O形密封圈的有限元分析模型，计算了高压舱O形密封圈在承受内压时的应力分布.计算结果表明,当O形圈的预压缩量小于1 mm 时，增大O形圈的预压缩量，可以显著提高O形圈的最大接触应力；当O形圈的预压缩量大于1 mm 时，增大O形圈的预压缩量对提高O形圈的最大接触应力贡献不大；当O形圈的预压缩量大于0.6 mm时，O形圈的最大接触应力始终大于密封压力，高压舱能可靠实现60 MPa的密封.对上述结论进行了高压密封实验，实验结果表明，当O形圈的预压缩量为0.8 、1 和1.2 mm时，高压舱能可靠实现60 MPa的密封；通过计算当O形橡胶密封圈密封工作时的最大接触应力，可以对高压密封舱的密封性能做出正确判断.     

O形圈无阻力测试夹具的研究与应用

本文介绍了O形圈的制作工艺及产生质量问题的原因,重点阐述了一种新型高效的O形圈无阻力测试夹具的结构、工作原理及技术特点。研发的O形圈夹具可实现在拉伸过程中O形圈自由充分的转动,大幅度降低了O形圈与测试夹具之间的摩擦力,提高测试数据的准确性。     

O形橡胶密封圈性能预测与实验研究进展

O形橡胶密封圈是静密封的主要方式,应用广泛,其长期密封性能常常影响重大。随着机器学习类软件的兴起,O形圈性能预测的研究有了长足进步,但仍缺乏普适性的理论模型,文章对近期的研究成果进行分类总结。并在汇总O形圈材料特性及各国标准要求基础上,分析讨论了O形圈实验研究进展。     

往复运动密封机理分析

往复运动密封的泄漏有三种:间隙泄漏多孔隙泄漏和粘附泄漏.本文按不同的泄漏类型对比分析了 O 形圈密封和组合密封的密封机理,对组合密封的密封机理提出了自己的见解,并得出了在往复运动密封处用组合密封优于用 O 形圈密封的结论。     

新型虫形密封圈密封性能研究及优化

虫形密封圈位于Dn1160型压力烧结炉密封槽内,易发生撕裂破坏。采用有限元分析方法对虫形圈进行非线性接触分析,应用Ansys软件对虫形圈Von Mises应力、接触应力等进行数值模拟,并对结果进行对比,得出不同参数及工况下虫形圈的开裂破坏特点及易撕裂位置,同时参考前人的研究成果,进一步优化了虫形圈的密封能力。研究结果为同类型密封圈的设计和优化提供了一种新思路。     

不压井作业过程中管柱力学分析

为解决不压井作业过程中下压力的确定问题,提出了一种不压井管柱进行力学分析方法.该方法考虑油管与套管内壁的初始间隙和随机接触摩擦力,利用有限元法建立不压井管柱非线性力学分析模型,并运用梁单元和间隙元进行求解,最终得出管柱内力、应力以及接触状态结果.结果表明,下压力过大会增加油管与套管内壁接触位置的个数,还会使管柱发生屈曲,过小则影响施工安全.采用该方法计算得出的参数进行作业,能保证作业安全,并且减少管柱磨损和屈曲现象的发生.     

基于应力关系的岩石压缩系数变化分析

岩石的压缩性及其大小对油气勘探、油藏工程研究等具有重要影响,常用的确定方法是实验测定。但被测样品经过大量的处理过程,所受应力被多次改变,导致实验结果存在不可靠性。基于地下岩石各应力间的关系式,通过油气生产过程分析,发现并定义了岩石的骨架应力变化系数λ,其大小与岩石骨架及孔隙压力变化量有关,岩石骨架的成分、强度、结构等会影响λ值。结合岩石压缩系数的定义,通过分析与推导得到了用上覆应力σ、孔隙度、孔隙压力p、骨架应力变化系数λ和骨架参数Css五个参变量表示的压缩系数关系式。通过他人实验数据对关系式进行了分析和验证。结果表明,岩石的孔隙体积、骨架体积、骨架应力、孔隙度、压缩系数(Cp、Cs、Cb)等均受骨架应力变化系数λ的影响。     

考虑注采关系的三维地应力场数值模拟研究

在油气田开发过程中,地应力受注水、火烧油层等因素的影响状态发生改变,对油气生产有较大的影响.以地下流固耦合理论为基础,建立了考虑油水井注采关系的地应力场的数学模型,应用有限元方法考虑孔隙压力变化的三维应力场有限元数值模拟;应用组合网格法解决地层尺寸和井口尺寸的巨大差异造成的计算困难;以油田地质和开发实际数据作为计算输入,通过三维地应力场数值模拟系统计算得出油田注采开发时的流体压力、饱和度、固体变形以及应力场在空间的分布和时间上的动态变化情况;其结果为油田开发采取适当措施,达到最优开采目的提供可靠的依据,同时也为后期开发调整、重复压裂、套管损坏预测等提供理论依据.     

套管变形的弹塑性有限元分析

在考虑油田注水因素产生的压力变动及不均匀性因素的基础上，通过建立存在上下油层压力差以及两向地应力差的带有射孔的套管受力模型，采用有限元方法研究了地下一段套管的损坏变形情况．分析结果表明，随着各种外载的逐渐增加，套管水平截面逐渐由圆形变成椭圆形，在最大地应力处套管有凹入，在最小地应力处套管有凸出．有关结果将对套管损坏的进一步研究与防治具有一定的理论意义。     

K344钢带式封隔器有限元仿真及结构优化

深井油气开采对应的高温、高压、高含硫等条件对井下封隔器的密封能力和使用寿命提出了更高的要求。K344钢带式封隔器通过内外胶筒之间的叠层钢带可以提高扩张胶筒的承压能力，改善其承压过程中的受力情况，增加使用寿命，适合深井油气开采的密封要求。应用有限元软件对其坐封过程进行了模拟，得出了关键部件（内胶筒、外胶筒和叠层钢带）的接触应力分布规律和叠层钢带防止胶筒“肩部突出”的机理，并通过仿真分析优选出两端叠层钢带之间的最优距离以及护箍圆角的最优半径，可为实际生产应用中钢带式封隔器的优化设计提供参考。     

受内压作用的管道表面斜裂纹尖端应力强度因子分析

裂纹是压力管道最危险的一种缺陷,是导致压力管道各种事故的主要原因。因此,依据断裂力学的相关概念,运用ANSYS有限元软件,建立了受内压作用的压力管道及其表面具有不同周向夹角的斜裂纹的三维模型,并对裂纹尖端的应力强度因子进行有限元计算及分析,得出了裂纹的应力强度因子随裂纹角度的变化而变化的规律。定量分析了裂纹尖端应力场的强弱,为压力管道表面斜裂纹的研究提供了一定的数据支持。     

基于ABAQUS大型地下洞室群分期开挖动态模拟

基于三维弹塑性有限元数值计算理论,借助ABAQUS/standard求解模块分析大型地下洞室群分期开挖围岩稳定.利用"生死"单元将地下洞室开挖问题转换成简单的加载问题,从而实现分期开挖问题的动态模拟.建立如美水电站地下厂房三维有限元模型,初始地应力三维有限元反演,二次平衡岩体初始地应力,得到初始应变为零且位于屈服面内的初始应力场.采用D-P弹塑性岩体本构模型,计算了分期开挖过程中位移场、应力场并分析了其分布规律.利用面向对象编程语言Python编写脚本访问结果数据库,重新定义各类破坏区.借助ABAQUS自带的插件程序,创建新的后处理模块,拓展了ABAQUS后处理功能.     

近于不可压缩非线性橡胶材料的有限元分析

橡胶材料的应变能密度函数,通常按不可压缩,可压缩分为两类,本文应用Ｇａｏ的建议的应变能密度函数,把它们统一起来分析橡胶材料的变形特征,适当选择本构常数,可以满足近于不可压缩橡胶材料的变形特征,对平面应力橡胶薄片进行分析,计算结果与实验符合得很好,表明该本构关系在模拟橡胶材料的中,小变形时是合理的,并讨论了本构常数的变化对变形的影响。     

非均匀荷载下套管受椭圆度影响的应力分析

在考虑初始椭圆度的油田套管和非均匀外部荷载作用的基础上,通过ANSYS建立套管的有限元分析模型。选取不同均匀度系数的非均匀荷载组合进行对比研究,研究其应力分布规律,以及其应力值大小在不同椭圆度下的变化情况,并与理想圆形套管数值分析结果进行对比。研究表明:套管应力值的大小以及应力分布规律与初始椭圆度的大小以及非均匀荷载的均匀度系数大小有关; 套管的椭圆度增加时,或者荷载的不均匀度系数减小时,套管最大应力值增大,应力分布不均匀度也增大。应合理的控制椭圆度的大小来提高套管的抗挤毁强度。     

曲轴强度多体动力学与有限元子模型法仿真

建立以曲轴系为核心的多柔性体动力学仿真系统,曲轴系及气缸体组件模型采用AVL Excite软件进行刚度与质量矩阵装配.在考虑轴承弹性流体动力学特性的条件下得到各轴颈轴心轨迹和油膜压力分布,利用有限元（FEA）子模型方法先求解曲柄臂整体模型的结果并驱动圆角子模型,得到危险工况下圆角精细有限元模型的各处动态应力历程及分布,最终使用高周疲劳应变寿命模型校核了圆角动态疲劳安全系数满足设计要求.对曲轴结构模态和运转条件下扭振响应的计算结果与实验值进行了对比,说明柔性体多体动力学结合有限元子模型方法进行曲轴动态疲劳强度的计算和校核是精度和效率均较高的一种计算方法.