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1.
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W形金属密封环工作状态下综合性能优化设计
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姜旸 索双富《润滑与密封》,2019年第44卷第1期
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为满足航空航天领域严苛工况下的密封要求,对W形金属密封环综合性能进行研究,提出从回弹性能、密封性能、稳定性能3个方面对W形金属密封环工作状态下的综合性能进行优化;建立W形环静态工况计算模型和准静态压缩回弹计算模型,分别计算塑形变形区域占比、最大接触应力和回弹率来描述其稳定性、密封性和回弹性;建立一套W形金属密封环的优化方法,应用分层求解和加权平均构造目标函数的方法,在给定工作条件下完成可行域内W形环最优综合性能设计的求解。优化结果与国外某公司产品契合度较高,验证了整个优化方法的正确性。
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2.
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金属W形密封环的弹塑性接触有限元分析
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龚雪婷 蔡纪宁 张秋翔 李双喜《润滑与密封》,2010年第35卷第11期
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采用ANSYS有限元软件建立金属W形密封环的有限元模型,对金属W形密封环在给定工况下的弹塑性接触变形进行非线性有限元分析,得出相应情况下的接触应力分布和范·米塞斯(Von-Mises)应力分布;讨论密封环操作参数和结构参数对密封性能的影响.结果表明,在预紧工况和工作工况下,密封环的最大接触应力均能满足密封要求,且最大Von-Mises应力小于屈服极限,金属W形密封环可以实现密封;适当增大金属W形密封环壁厚或加大预压缩量,可以提高其密封性能.
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3.
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W形金属密封环回弹与密封性能研究
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王晨希 杨义勇 索双富 邢敏杰 杨 杰《润滑与密封》,2016年第41卷第1期
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利用ANSYS分析W形金属密封环的压缩回弹性能和密封性能，得出W形金属密封环的压缩量与压紧力的关系；讨论加卸载过程中合金基体与银层的等效塑性应变分布情况并分析密封机制。通过正交试验，分析壁厚、波高、波峰半径、波谷半径等结构参数对密封环回弹性能和密封性能的影响规律。结果表明：W形环具有高回弹量和良好的自紧密封功能；加载压缩量达到10%时，合金基体的波谷区域开始出现塑性应变；镀银层在加载时的塑性流动，是能够实现密封的必要条件；壁厚和波高是对W形环综合性能影响最主要的参数；波谷半径过大将导致W形环密封性能难以保证，在改进设计中应避免。
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4.
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金属O形环力学性能仿真分析与试验验证
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张文昌 励行根 魏世军 贾晓红 郭飞《润滑与密封》,2019年第44卷第8期
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金属O形环的力学性能对于密封系统的强度设计、密封性、可靠性等有着直接影响。为研究金属O形环的力学性能,以核反应堆压力容器用金属O形环为研究对象,考虑密封环的复合结构、材料弹塑性特征和工况条件,采用有限元方法建立O形环力学性能仿真模型,分析密封环的压缩回弹特性、应力应变特征、接触特性以及银层的作用,并进行相关试验验证。结果表明:该有限元模型计算结果与试验结果具有良好的一致性;压缩率过大或过小都将导致其密封性能下降;整个压缩回弹过程可分为弹性变形、塑性变形、法兰接触及回弹4个阶段,O形环的回弹补偿性能由其压缩率决定;镀银层对于O形环接触压力分布起到了均化作用,而对总体的压缩回弹特性影响不大。
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5.
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低温U形金属密封环密封性能有限元分析 被引次数：1
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李玉婷 廖日东 辛 婷 吴扬洲《润滑与密封》,2014年第39卷第7期
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为了研究U形金属密封环在不同工作条件下的密封性能,利用ABAQUS软件建立某U形金属密封环的二维轴对称模型,在静密封条件下计算分析U形密封环初始压缩量、工作压力及工作温度等操作参数对密封环最大Von Mises应力、接触压力大小及其分布以及接触宽度的影响。结果表明,在工作工况下,U形密封环上最大Von Mises应力小于材料屈服极限,最大接触压力满足密封要求,且在低温条件下适当增大工作压力可以提高其密封性能。根据计算结果,提出此U形密封环的极限工作条件,对该U形金属密封环的设计和使用有一定的指导意义。
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6.
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基于实际间隙的全回转推进器桨毂动密封性能研究
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陈立 饶运清《润滑与密封》,2020年第45卷第4期
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全回转推进器桨毂动密封采用O 形密封, 其实际间隙的改变直接导致压缩率变化, 从而对密封性能产生影响。从设计角度和工作角度对桨毂密封端面的实际间隙进行分析, 研究服役过程中的装配误差、实际工况和摩擦磨损导致的间隙变化规律以及相互耦合。基于该实际间隙, 在ABAQUS 软件中建立桨毂动密封有限元模型, 分析不同压缩率和介质压力下动密封的密封性能, 如Mises 应力、润滑脂油膜厚度和压力等, 揭示了不同间隙下桨毂动密封性能的变化规律。结果表明: 随着压缩率增大, 最大Von-Mises 应力和最大油膜压力增加, 最小油膜厚度略微减小, 最大Von-Mises 应力由O 形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体侧壁渐渐向主接触区过渡; 随着介质压力增大, 最大Von-Mises 应力和最大油膜压力增加, 最小油膜厚度略微减小, 最大Von-Mises 应力由O 形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体底部逐渐向法兰低压接触区过渡; 最大油膜压力始终大于油压值, 动密封不会发生失效; 通过适当增加装配间隙和介质压力有利于密封圈在自密封作用下获得更好的密封性能。
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7.
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航空发动机高温W形金属密封环的失效分析及优化验证
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柏汉松 曹航 李洋 杨利宁《润滑与密封》,2018年第43卷第10期
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为解决某型航空发动机试车过程中W形金属密封环剥落失效问题,在完成断口分析的基础上,对W形金属密封环装配应力、工作应力进行分析。结果表明,初始装配时的压缩量偏大、工作环境压差较高是造成密封环剥落的主要原因。对W形密封环各参数的影响进行分析,提出合理控制初始装配压缩量范围、增加壁厚的改进措施。发动机长试验证了W形密封环改进措施的有效性。
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8.
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航空发动机用W形金属封严环结构优化设计
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李伟平 王立功 贾占举 单喜乐《润滑与密封》,2019年第44卷第3期
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为提高航空发动机W形金属封严环的密封性能,以某W形金属封严环为研究对象,建立金属封严环二维轴对称有限元模型,通过轴向刚度仿真与试验验证了仿真模型的正确性。利用ANSYS软件APDL语言和参数化技术对金属封严环结构尺寸进行参数化建模,以增大封严环与法兰间的接触应力为目标,利用ANSYS零阶优化算法对金属封严环进行结构参数优化,得到了其最优截面尺寸。结果表明:优化后W形金属封严环壁厚和波高有所减小,而最大接触应力提高了8.8%,最大Von-Mises应力降低了4.3%,因而可提升金属封严环密封性能和使用寿命;优化后W形金属封严环轴向刚度仅降低3.2%,对其力学性能影响不大。
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9.
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齿形滑环密封圈力学性能分析及结构改进
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韩传军 胡洋 张杰 张瀚 谢经轩《润滑与密封》,2018年第43卷第11期
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建立齿形滑环密封系统的数值计算模型，采用有限元方法分析Ｏ形圈和滑环的接触压力和应力分布，并探讨初始压缩率、介质压力和滑环齿厚对齿形滑环密封圈密封性能的影响。结果表明：齿形滑环密封系统中Ｏ形圈的高应力区出现在靠近凹槽底部位置，而滑环的高应力主要集中在与轴筒和凹槽接触的2个尖角部位；增加初始压缩率可提高密封圈的密封性能，但密封圈的应力也逐渐增大；介质压力越大，密封圈的应力及密封面上的接触压力也随之增大；适当增加滑环齿厚可提高密封圈的密封性能及滑环抵御变形的能力。针对齿形滑环密封圈中滑环与凹槽接触的2个尖角处最易发生失效的问题，采用对其两尖角倒角的改进方案。结果表明：在相同工作条件下，改进后齿形滑环密封圈主密封面的最大接触压力提高，而且滑环和O形圈截面的最大Von Mises应力减小。因此，改进后的齿形滑环密封圈密封性能更好，使用寿命更长。
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10.
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金属C形环力学性能及密封特性分析 被引次数：1
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贾晓红 陈华明 励行根 宋 炜《润滑与密封》,2014年第39卷第11期
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弹簧加强金属C形环是一种性能优良的静密封元件,为研究结构对C形环力学性能以及密封面接触特性的影响,建立弹簧加强金属C形环三维仿真模型,采用有限元方法分析C形环的压缩回弹特性。仿真结果与压缩回弹实验结果一致,验证了理论模型的正确性。分析C形环密封面上接触区域和接触压力的变化规律,讨论C形环结构对密封特性的影响。结果表明:在相同的载荷下,C形环卸载时的接触区域比加载时的大,表明在卸载阶段C形环在更低载荷下即可维持同等密封效果;螺旋弹簧使C形环具备良好的回弹性能,能更好地应对使用工况的波动;银层使法兰与密封环的接触界面实现良好密封,合金层起保护银层和平稳传递接触力的作用。
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11.
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基于响应曲面法的双Y形密封圈接触压力分析及优化设计
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张晓东 韩志杰 张毅《润滑与密封》,2019年第44卷第5期
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为改善双Y形密封圈在井底高温、高压工况下的密封性能,建立双Y形密封圈的二维轴对称模型,采用有限元分析软件ANSYS分析初始压缩量、润滑油压力以及润滑油与泥浆压差对双Y形密封圈密封面处接触压力的影响。结果表明:密封面处的最大接触压力随着润滑油压力的增加而增加,在不同润滑油压力下,最大接触压力始终大于润滑油压力,能够形成良好密封;随着初始压缩量的增加,最大接触压力逐渐减小,因此在保证形成良好密封的前提下,适当减小初始压缩量可以提高密封性能;随着压差的增加,最大接触应力先增加后减小最后趋于平缓。基于响应曲面法,以获得接触面最大接触压力为优化目标,对双Y形密封圈进行优化设计,得到其最佳优化组合方案。
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12.
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丁腈橡胶O形圈密封性能试验研究
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顾东升 涂桥安 孙见君 马晨波 金帆 杨森《润滑与密封》,2015年第40卷第8期
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研制一种静环用O形圈性能试验装置，该装置利用步进电机通过螺旋差动机构对芯轴施加轴向载荷，实现被测O形圈的四面受压，进而可模拟静环与静环座O形圈的密封。基于该装置在不同工况下对丁晴橡胶O形密封圈密封面之间的接触应力和泄漏量进行实验测量。结果表明：O形密封圈在预压缩率一定的情况下，接触应力随着工作介质压力的增大而增大；在工作介质压力一定的情况下，接触应力随着预压缩率的增大而减小，但减少的幅度并不大； O形密封圈的内径对其在不同工况下的接触应力有一定的影响，但影响不大。
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13.
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径向弹簧蓄能密封结构最大接触应力的有限元分析
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丁大江 刘照智 王飞 杨俊恒 古丽娜《润滑与密封》,2019年第44卷第5期
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为研究径向弹簧蓄能密封结构的密封特性，针对典型径向弹簧蓄能密封结构，分析其密封机制以及O形弯曲金属螺旋弹簧的弹性特性；采用ANSYS有限元分析软件，建立典型弹簧蓄能密封结构的非线性有限元分析模型，对弹簧蓄能密封圈在不同压缩率、不同介质压力下的接触应力进行分析，研究在多种工况下最大接触应力的变化情况。结果表明：压缩率保持不变时，最大接触应力随着介质压力的增大而增大；介质压力保持不变时，随着压缩率的增大，最大接触应力先增大再减小。对压缩率、介质压力与最大接触应力的关系进行曲线拟合，可用于指导弹簧蓄能密封结构的精确设计。
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14.
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帽形滑环式组合密封的密封性能研究
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陈波 杨晓 涂庆《润滑与密封》,2019年第44卷第3期
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采用ABAQUS软件建立帽形滑环式组合密封有限元模型,研究不同工作压力、密封间隙、运动速度和摩擦因数对其密封性能的影响规律。研究结果表明:静密封工况下,活塞杆与O形圈间的最大接触应力是影响密封性能的关键因素,随着工作压力的增大或密封间隙的减小,O形圈与帽形滑环的最大Von Mises应力均逐渐增大,各表面间的接触应力也逐渐上升;动密封工况下,工作压力越大、密封间隙越小,接触应力越大,密封间隙为0.3 mm其动密封性能最优,而随摩擦因数的增大,接触应力总体呈上升趋势,运动速度则对于接触应力基本无影响。
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15.
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Ｗ 形金属密封环轴向刚度影响因素研究
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索双富 邢敏杰 王晨希 薛 庆《润滑与密封》,2016年第41卷第2期
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W形金属密封环的轴向刚度与其密封效果关系紧密，合理选择其轴向刚度是进行系统结构与参数优化的基础。应用ANSYS软件计算W形密封环的轴向刚度，研究密封环结构参数（壁厚、波高、波峰半径、波谷半径和密封环外径）、波层和温度对密封环轴向刚度的影响规律。结果表明：W形金属密封环轴向刚度与波高、波峰半径、波谷半径、层数以及温度呈反比关系，与壁厚和外径呈正比关系；壁厚和波高变化对密封环轴向刚度影响显著，在W形密封环设计过程中要考虑其壁厚与波高大小；金属W形密封环的多层结构比单层结构的补偿能力更强，在对补偿性要求高的场合，优先选择多层W形密封环；金属W形密封环轴向刚度与温度呈反比，高温环境下工作的金属W形密封环还需要考虑密封环强度。
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16.
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石油机械中O形密封圈的动密封特性分析
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莫丽 王军 管西旗《石油机械》,2014年第1期
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目前对往复运动的O形密封圈密封特性的研究较少,而O形密封圈用于往复动密封时其工况更恶劣。鉴于此,建立了O形密封圈的有限元模型,分析了其在往复动密封中的密封性能,并对影响其动密封特性的运动速度、介质压力、预压缩率和摩擦因数进行了分析。分析结果表明,在往复动密封中,O形密封圈内部应力随时间变化而产生波动,在交变应力作用下比在静密封中更易失效;O形密封圈主接触面的最大接触应力并不随速度的增大而线性变化;预压缩率与摩擦因数对O形密封圈外行程密封性能影响较小,而对其内行程密封性能影响较大;O形密封圈在外行程中的密封性能优于内行程。
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17.
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基于ANSYS的金属O形环弹塑性接触分析
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谢俊 周密 杨田 黄卫星 李晓钟《流体机械》,2009年第37卷第4期
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金属O形环作为核级阀门的静密封元件,优良的回弹特性、足够的结构强度是实现其可靠密封的根本.对于结构的强度计算,因不能预知装配后的O形环形变,应用分析设计法将不可避免的产生误差,并且非圆截面环壳的弯矩积分也非常困难.介于上述不足,基于ANSYS的接触分析功能,选用可避免参数拟合的多线性等向强化模型(MISO)描述其材料的非线性特征,模拟设计工况对O形环的结构强度作了弹塑性接触分析.结果表明,O形环结构满足强度要求,设计工况下,最大应力出现在O形环内壁的0°位置.
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18.
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基于ANSYS的聚氨酯蕾形密封圈有限元分析 被引次数：1
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李海宁 李 丹 辛 新《润滑与密封》,2015年第40卷第4期
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利用ANSYS有限元软件建立液压支架立柱上使用的聚氨酯蕾形密封圈有限元模型，仿真分析不同工况下液压支架立柱导向套的密封性能，探讨压缩率和介质工作压力对蕾形圈密封性能的影响。结果表明：聚氨酯蕾形圈Von Mises最大应力出现在与导向套和活塞杆接触区域的中间部分，该区域最先出现裂纹而引起损坏失效；提高压缩率能改善密封性能，但过大的压缩率容易导致蕾形圈内应力过大而出现裂纹；工作压力对密封圈Von Mises应力的影响不大；工作介质压力增大聚氨酯蕾形圈接触压力也增大，且最大接触压力始终大于介质工作压力，能够保证液压支架立柱密封性能。
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19.
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带八角垫与双楔角环垫的法兰接头密封性能比较
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荣文波 陆晓峰 程可《润滑与密封》,2015年第40卷第8期
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利用ABAQUS有限元软件对带新型双楔角环垫与带八角垫的螺栓法兰接头进行数值模拟分析，对预紧工况和操作工况下的螺栓与法兰应力最大值、密封面接触压力最大值以及有效密封宽度进行分析对比。结果表明：介质内压使带双楔角环垫的法兰应力最大值下降，但法兰与螺栓应力值仍高于带八角垫的法兰、螺栓应力值；法兰公称直径增加，八角垫内、外侧面的有效密封宽度逐渐减小，而双楔角环垫主、从面有效密封宽度有增大的趋势;双楔角环垫特殊的楔形结构使得主、从面接触应力在介质内压作用后下降幅度小于八角垫内、外侧面，因而具有更好的密封性能，特别是对于大法兰公称直径的密封。
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20.
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给水泵油封装置O形密封圈的有限元非线性分析
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《液压与气动》,2019年第5期
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为解决给水泵油封装置中O形圈因密封失效而引起泄漏的问题,利用有限元法对密封圈的大变形、超弹性进行非线性接触分析。首先建立密封圈与转动环沟槽之间的轴对称模型,分析O形圈在不同压缩率、不同轴向压力下的应力分布规律,进而对油封装置结构改进,最后利用试验台位测试油封的密封性能。结果表明:O形密封圈压缩率越大主接触面峰值应力越大,侧接触面应力基本不变;密封圈轴向压力的增加,接触应力也急剧上升,侧面接触应变较大,但工况内无胶料"挤出"发生;改进后双密封O形圈动环结构密封可靠性、安全性更高,在不同工况下进行密封性能试验,油封装置无泄漏,为油封密封圈选型以及避免给水泵实际运行中出现"滴、漏"现象具有一定的指导意义。
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