固体发动机结构密封特性分析

根据固体发动机密封结卡句的特点，从密封圈的密封机理出发．对固体发动机密封的充分必要条件及密封界面的接触压应力分布进行分析，研究了粘弹性材料的压缩回弹特性，应力松弛特性和一些可能的密封失效因素．为固体发动机结构密封工作可靠性及密封圈的正确选用提供了依据。     

固体火箭发动机长期贮存下橡胶O形圈泄漏分析

使用ABAQUS有限元软件对贮存条件下固体火箭发动机(SRM)橡胶O形密封圈的力学状态和变形情况进行数值模拟分析。通过分析SRM密封结构的泄漏机制,在基于Roth密封理论建立的分子流泄漏模型中引入橡胶老化模型,建立长期贮存条件下橡胶O形圈的泄漏率模型,研究贮存时间、压缩率和法兰表面粗糙度对SRM长期贮存下橡胶O形圈泄漏率的影响。结果表明:SRM在贮存条件下橡胶O形圈的应力呈哑铃状对称分布,在橡胶圈和法兰的上下接触面附近、沟槽右侧壁易出现应力集中;SRM橡胶密封圈的泄漏率随贮存时间的增长而增大,初始泄漏率随时间推移增长较快,但最终趋于稳定;压缩率的增大有利于降低SRM密封结构的泄漏率;在相同的贮存时间内,法兰表面粗糙度越大,橡胶圈的泄漏率越大。     

SRM长期贮存下橡胶O形圈泄漏分析

使用ABAQUS有限元软件对贮存条件下固体火箭发动机（SRM）橡胶O形密封圈的力学状态和变形情况进行数值模拟分析。通过分析SRM密封结构的泄漏机制,在基于Roth密封理论建立的分子流泄漏模型中引入橡胶老化模型,建立长期贮存条件下橡胶O形圈的泄漏率模型,研究贮存时间、压缩率和法兰表面粗糙度对SRM长期贮存下橡胶O形圈泄漏率的影响。结果表明：SRM在贮存条件下橡胶O形圈的应力呈哑铃状对称分布,在橡胶圈和法兰的上下接触面附近、沟槽右侧壁易出现应力集中;SRM橡胶密封圈的泄漏率随贮存时间的增长而增大,初始泄漏率随时间推移增长较快,但最终趋于稳定;压缩率的增大有利于降低SRM密封结构的泄漏率;在相同的贮存时间内,法兰表面粗糙度越大,橡胶圈的泄漏率越大。     

流体密封橡胶圈密封性能分析

对通用的O形橡胶密封圈结构进行简化,采用罚函数接触单元法,对其中的关键密封元件O形橡胶密封圈采用超弹性单元建立了包含接触的非线性模型,并运用通用大型有限元分析软件ANSYS对其进行了求解。对于不同变形情况下的压缩量,以及压缩后施加侧压后的应力进行了分析。同时还对照计算了O形圈接触界面摩擦因数不同情况下的变形及扭转。结果表明,所采用的方法能够预测O形圈压缩中的变形和应力等特征参数,增加对O形密封圈密封性能的了解,并对同类密封结构设计有一定的指导意义。     

阀门密封结构中超弹性接触问题的有限元分析

针对超弹性密封材料的特点，采用增强的拉格朗日接触算法，对阀门密封结构中的M形橡胶圈进行了非线性有限元分析，给出不同位移压缩下密封界面上的接触压应力以评价密封性能，并对影响密封性能的密封基座的工艺因素进行了讨论，为阀门密封件的设计、优化提供理论依据。提出了超弹性接触类问题的有限元求解法，包括模型的简化、橡胶材料参数的确定以及如何选用合适的接触算法。     

变化油压冲击下火炮制退机唇形密封圈的动密封性能

研究制退机唇形橡胶圈在火炮高速发射时的动密封性能。分析唇形密封圈的工作原理,利用微观组织分析方法研究密封圈失效机制;通过橡胶力学性能试验和拟合寻优,确定橡胶超弹性本构模型,利用ABAQUS建立密封圈轴对称有限元模型;通过ADAMS仿真求解得到不同装药条件下制退机后坐速度、变化油压等参数,并综合考虑初始过盈量、摩擦因数、动密封速度等因素,分别对密封圈的安装、静密封和动密封等工况进行模拟;根据密封圈失效准则,研究变化油压冲击作用下的唇形橡胶圈动密封性能,对研究和掌握火炮发射状态下唇形密封圈的寿命规律具有一定参考价值。     

两种密封结构橡胶密封圈密封性对比分析*

以发动机出水口处螺栓预紧橡胶密封结构为例,分别建立橡胶密封圈在三孔和四孔螺栓装配结构下的有限元模型,利用有限元软件ABAQUS对比分析橡胶密封圈在不同螺栓装配结构下在不同工作温度下的密封性能和应力状态。结果表明:随着温度的升高,三、四孔螺栓预紧结构下密封圈的von Mises应力、接触应力、最大真实应变及接触宽度均逐渐增大;各工况下采用三孔和四孔螺栓装配结构时密封圈的密封性能相差不大且均满足密封要求,但采用三孔结构时密封圈具有更小的von Mises应力,有利于提高密封圈的使用寿命。     

基于有限元分析的O形圈密封高压咬伤问题研究

该文对O形密封圈采用超弹性单元建立了轴对称非线性二维有限元分析模型,利用ANSYS有限元分析软件,采用增强拉格朗日几何非线性和接触非线性算法求解。对液压静态O形橡胶密封圈在不同预压缩量、胶料硬度、介质压力、密封腔间隙等边界条件下,进行O形圈的变形应力-应变分布规律研究,确定导致高压下O形圈间隙咬伤的密封失效准则和失效判据。建立了实现O形圈高压下有效密封的包络区域,并同试验结果对比验证了仿真结果的正确性,为指导高压下O形圈密封沟槽的优化设计提供参考。     

临近空间载人舱舱门密封特性研究

为研究临近空间载人舱舱门密封特性,对临近空间载人舱舱门P形橡胶密封圈进行有限元压缩行为仿真分析,分析P形橡胶密封圈主副密封面密封接触宽度和接触应力随舱门间隙与舱门行程变化的规律,并根据该规律给出舱门压缩行程和舱门密封间隙的设计推荐值。基于ROTH泄漏模型推导出P形橡胶密封圈的总漏率模型,并计算该泄漏模型的稳态漏率值。通过舱门密封试验,对P形橡胶密封圈的总漏率进行验证。P形橡胶密封圈总漏率计算值与试验结果基本吻合,验证了P形橡胶密封圈总漏率模型的有效性。     

基于ABAQUS的橡胶密封圈应力松弛分析

橡胶O形密封圈在高温工况下会发生应力松弛并导致密封失效。基于橡胶黏-超弹本构模型,利用有限元软件ABAQUS建立橡胶O形密封圈与沟槽接触的非线性有限元模型,分析O形密封圈在不同压缩率、不同油压、不同温度下的应力松弛情况及应力分布。结果表明:接触界面上的接触应力分布近似呈抛物线;O形密封圈应力在初期先急剧衰减,而后逐渐缓慢降低;压缩率和油压对应力松弛影响不大,但油压太大会降低密封可靠性;温度升高使应力松弛速率明显增大,并使最终应力降低,降低密封的可靠性。     

Y形密封圈的有限元分析及结构改进

采用有限元软件ABAQUS,分析活塞和活塞杆间Y形密封圈密封面上的接触压力和摩擦力。针对Y形密封圈存在的密封面接触压力过大和摩擦力波动较大的问题,在原来的Y形圈唇部增加一个O形密封圈,起静密封和提供弹力支撑的作用。分析结果表明,优化后Y形圈接触压力和摩擦力明显减小,且摩擦力曲线波动更小,既能保证密封效果,又减小了因摩擦过大引起的Y形圈磨损失效,提高了Y形圈的使用寿命。     

采油树平板闸阀柔性密封圈结构优化设计

为了提高采油树平板闸阀密封圈的密封性能,在泛塞封的基础上,设计一种密封圈本体唇边开有锯齿状凸起的新型柔性密封结构;运用有限元分析方法模拟密封圈的工作状况,分析柔性密封结构特性参数对密封圈密封性能的影响,获得不同柔性密封圈结构参数下密封面间接触应力分布规律,并对新型密封结构进行优化。结果表明:密封面间最大接触应力随唇边锯齿数量、唇边夹角度数的增大而增大,随唇谷夹角度数的增大而减小;新型密封结构选择锯齿数量为3、唇边夹角为20°、唇谷夹角为30°的特性参数时,其最大接触应力比常规Y形密封圈提高了15倍;新型柔性密封结构的密封圈与阀杆、阀盖壁面间接触应力比常规Y形密封圈有显著提高,提高了密封圈的密封性能。     

封隔器金属密封元件设计及密封特性研究

采用NiTi合金材料设计一种用于压缩扩张式的封隔器的新型金属密封元件,建立密封元件及其组件的数值模型;提出采用最大应力、坐封力和接触应力对密封元件密封性能进行评价,并分析结构参数变化对其密封性能的影响规律。结果表明:最大应力随膨胀环半径和拱形半径单调增加,随承压环宽度、拱形厚度和卸载槽半径先减小再增大;坐封力随承压环宽度、膨胀环半径、拱形半径和拱形厚度单调增加,随卸载槽半径单调减小;接触应力随承压环宽度、膨胀环半径和拱形厚度非线性增大,随拱形半径和卸载槽半径非线性减小。拱形半径和拱形厚度对密封元件密封性能影响较为显著,且适当减小拱形半径或增大拱形厚度可提高其密封性能。     

高温超高压金属弹性环密封技术研究

针对氟橡胶O型圈只能使用在210℃、210 MPa的难题,设计了一种新型弹性环密封结构。该新型弹性环密封结构能使氟橡胶O型圈在250℃、250 MPa工况下安装简便、可靠密封。通过有限元分析方法,针对弹性环密封结构中的弹性环,分析各结构参数对弹性环的应力和变形的影响,快速、准确确定弹性密封结构尺寸。该密封结构在一定程度上可替代金属密封结构。     

盾构机主轴承密封圈密封性能研究

大埋深隧道对盾构机主轴承密封性能提出了更高的要求。利用有限元分析软件ANSYS Workbench研究不同材质的压紧环密封圈在不同载荷下的受力状况,研究其密封性能。分析结果表明,压紧环唇形密封圈的密封能力与预紧载荷和材质均有关系,当预紧载荷越大,密封圈硬度值越高时,密封面的接触压力就越大,密封能力就越强。因此,为提高大埋深盾构机主轴承密封圈的密封性能,可采取以下措施:在材料方面应选择高硬度值的压紧环密封圈,必要时可增加压紧环密封圈的数量;在结构方面应适当增加压紧环的直径,保证压紧环有足够的预紧行程施加更大的位移载荷,提高密封面接触压力。     

基于接触分析的气缸盖/气缸套密封性能研究

针对某160型柴油机的单体缸盖-气缸垫-气缸套密封系统,建立了装配体的有限元模型。采用接触分析法,研究了发动机功率提升前后,在预紧加爆压工况下原紧固螺栓对气缸垫密封性能的影响,并对气缸垫密封面的变形状态进行了弹塑性分析,对结构的密封性能进行了评价。结果表明,发动机功率提升后气缸垫发生了塑性屈服,但轴向应力仍均为负值(即压应力),轴向变形量亦均为负值(即压变形),说明提升功率后发动机工作过程中气缸垫仍然密封良好。较以往将气缸密封垫假设为弹性体相比,采用摩擦接触边界条件进行塑性有限元分析,更能体现缸盖与气缸垫接触面的真实应力与变形状态,因此接触分析法是研究缸盖/缸套密封结构的一种较佳途径。     

汽车排气管V形金属密封环设计与优化

针对汽车排气管密封问题,设计一种适合汽车排气系统密封的V形金属密封环。该密封环采用平面接触、小接触压力方式,在满足密封要求的同时避免了较大的预紧力;在波谷处采用圆弧过渡,降低了密封环的整体刚度,侧边倾斜一定角度以增大密封环的回弹性能。利用ANSYS Workbench软件对V形金属密封环常温预紧和高温工况下的密封性能进行分析,在保证密封强度要求下确定安装时合适的轴向压缩量;分析密封环结构参数对密封性能的影响,发现壁厚、环宽、波谷半径、接触圆半径、开口角度对密封性能影响较大。基于Design-Expert软件对密封环结构参数进行多目标优化,从而降低了密封环最大等效应力,提高了最大接触压力,减小了密封环质量,并通过相关实验验证有限元模型的可靠性。     

基于正交试验的纯水液压缸鼓形密封结构改进

为提高纯水介质下液压缸活塞用鼓形密封的性能,以ZY10000-20-40DB型掩护式液压支架的活塞密封为研究对象,利用Ansys有限元软件建立鼓形密封结构二维轴对称模型,通过正交试验的方法,分析活塞内外行程情况下,不同密封沟槽结构参数和密封圈结构参数的鼓形密封的密封性能以及破损特性,并对鼓形密封结构进行优化。结果表明：相比于密封圈结构参数,密封沟槽结构参数对密封性能的影响较小,沟槽内倒角的尺寸变化对密封性能没有影响;密封圈边长尺寸过大或过小都会引起应力的集中;最大von Mises应力和接触应力都随着密封圈外凸圆弧半径的增大而增大,随着密封圈内凹圆弧半径的增大而减小。优化后的鼓形密封的最大接触应力增大18%～20%,密封性能显著提升。     

MEC密封圈结构对密封性能和结构强度的影响

为研究MEC密封圈结构对密封性能和结构强度的影响,以油管悬挂器MEC非金属密封为研究对象,在分析密封圈的结构与原理的基础上,考虑工作压力、安装方式和密封圈内、外过盈量的情况下,基于刚柔接触模型,建立MEC密封有限元仿真计算模型;利用单因素敏感性分析方法,研究密封圈各结构参数对密封性能和结构强度的影响.结果表明:MEC密...