径向弹簧蓄能密封结构最大接触应力的有限元分析

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。     

斯特林机活塞杆帽式密封结构改进研究

为解决斯特林机活塞杆处介质泄漏的问题,对其帽式密封结构进行改进,并利用有限元分析软件ANSYS建立其二维轴对称模型;基于实际运行工况,分析比较改进密封结构的性能指标,并通过改变边界条件,探究介质压力、摩擦因数及活塞杆运行速度对改进密封结构性能影响规律。结果表明：改进的密封结构消除了原有结构O形圈的应力集中问题,提高了最大接触应力,且在增加有效密封面积40%的同时又将O形圈的最大等效应力降低了近50%;3个关键参数中介质压力对密封性能的影响力最大,对于改进密封结构,在介质压力为6～8.5 MPa时其密封性能最佳。     

往复密封用X形圈的优化设计及有限元分析

针对液压系统用X形密封圈的易失效部位,对其截面结构进行了改进设计.依据有限元理论,在有限元软件ABAQUS中建立了X形圈和其优化结构的二维轴对称密封模型,分析了它们在静密封和往复动密封中的密封性能.通过分析比较发现,对X形圈截面优化后可以提高其承载能力和疲劳寿命,增强其密封性能；在承载范围内,流体的压力越大,密封圈的最大等效应力和最大接触应力越大；往复运动速度越大,主密封面的最大接触应力随时间的波动性就越大.     

充气式自密封气囊结构的非线性有限元分析

基于非线性有限元理论,建立充气式自密封气囊密封的平面应变有限元模型,分析充气式自密封气囊结构的密封性能。在有限元商业软件中利用二次开发实现充气压力自适应加载,对气囊充气密封机制进行分析,得到密封接触面接触应力和剪应力的分布规律;讨论充气压力、初始压缩量、肋筋倒角对密封面接触应力、接触面积和剪切应力的影响。结果表明,充气压力和肋筋倒角对接触应力影响较大,而初始压缩量对最大剪切应力影响比较明显。     

旋转尾管悬挂器轴承密封圈的有限元分析及结构优化*

采用有限元分析软件ANSYS对旋转尾管悬挂器轴承的密封结构进行有限元分析,并进行参数及结构优化。应用ANSYS的PDS模块分析密封圈的几何尺寸对最大接触应力和最大等效应力的影响,得到对最大接触应力和最大等效应力影响最为灵敏的共同参数为唇夹角、密封圈宽度、密封圈长度、密封圈根部长度。应用ANSYS的优化设计模块对4个共同参数进行优化,得到优化序列。优化后密封圈与挡圈的最大接触应力增大了44%,最大等效应力降低了29.1%。     

充气密封的非线性有限元分析

基于大型非线性有限元处理软件MSC.Marc,考虑结构的材料非线性、几何非线性和接触非线性,建立了充气式气囊密封的轴对称有限元模型,对其充气密封机制进行了分析,得到了唇口法向接触应力的分布规律;讨论了充气压力、密封压力与充气压力比、轴径对法向接触应力的影响。结果表明,法向接触应力是实现有效密封的关键,该应力随充气压力和轴径的增大而增大;被密封介质压力使得靠近介质一侧的接触应力减小而另一侧的接触应力增大;最大等效Cauchy应力主要集中于气囊壁内的增强纤维层,且随充气压力的增大而增大;为保证密封的效果和密封的可靠性,必须选择合适的结构型式(包括气囊和密封间隙等)和充气压力;利用有限元软件MSC.Marc进行充气密封气囊的仿真设计是可行的。     

气动流量阀阀座密封性能研究及结构优化

利用有限元软件ANSYS 建立气动流量阀阀座密封结构的二维轴对称模型,以流体渗透压力（Fluid Pressure-Penetration）的加载方式模拟阀座密封结构的介质压力负载,研究介质压力、预紧弹簧力、阀座结构参数等对阀座密封结构密封性能的影响。结果表明：弹簧力与最大有效密封压力及无介质压力最大等效应变呈正相关;密封面外径及斜面倾角与最大有效密封压力及无介质压力最大等效应变呈负相关;密封面内径不影响最大有效密封压力。利用正交试验对关键密封参数进行了优化,优化后最大有效密封介质压力提高了14.14%,提高了阀座密封结构密封性能,而最大等效应变仅增大1.87%,对密封结构寿命影响很小。     

新型组合式炮膛密封结构的接触有限元分析

采用非线性有限元分析方法对新型组合式炮膛密封结构的橡胶密封圈和各密封元件之间的接触应力和变形进行了分析.通过分析橡胶密封结构的材料本构关系和非线性工作状态建立了模型,利用ABAQUS非线性有限元分析软件对模型进行了求解,得到了在高温高压火药气体作用下密封结构的静态变形和接触应力分布.结果表明,该新型组合式密封结构可以满足280 MPa高压火药气体的密封要求.     

水下采油树油管悬挂器密封性能分析

以水下采油树油管悬挂器密封结构为研究对象,建立金属密封圈凸缘处的接触面为半圆形接触面(密封Ⅰ)和倾斜接触面(密封Ⅱ)2种形式的力学模型,利用ABAQUS软件建立其有限元模型,分析过盈量、压力和温度对金属密封圈最大Mises应力和最大接触应力的影响及不同过盈量时接触应力在接触宽度上的分布。结果表明:密封Ⅰ的最大Mises应力和最大接触应力都随着过盈量、工作压力和温度的增加而增加,而密封Ⅱ的最大Mises应力和最大接触应力呈现不同的变化趋势;密封Ⅰ能够提供较大的接触应力,具有很强的密封能力,但密封宽度相对较小;一定的过盈量时,密封Ⅱ能达到较大接触宽度,保证良好的密封性能。     

固定球阀主密封副结构尺寸对密封性能的影响

选择NPS10 Class600硬密封固定球阀为研究对象,分析球体尺寸、阀座尺寸、摩擦系数等因素对密封性能的影响。将阀座密封结构尺寸分为四纵四横及角度共9个结构参量,建立有限元模型,分析工作条件下球阀密封副的变形及密封,并对阀座结构进行优化。结果表明:球体与阀座密封面的摩擦系数对最大密封间隙和变形量影响大;阀座高度方向的尺寸可显著提高阀座刚度以及密封副密封性。尺寸优化后密封效果提升显著。     

指尖密封性能与结构参数的灵敏度分析

采用二次正交旋转组合方法,设计了渐开线型指尖密封结构参数和密封性能关系的实验方案,通过有限元计算获得了指尖密封结构参数对指尖密封泄漏率和磨损率的影响规律,并应用范数灰关联方法定量分析了结构参数对泄漏率和磨损率的影响程度.结果表明,指尖曲梁的宽度角对密封泄漏率的影响最大,渐开线基圆半径对密封磨损率的影响最大.     

指尖密封结构参数与泄漏量和磨损性能的灰关联分析

采用二次旋转正交试验获得指尖密封结构特征参数对指尖密封泄漏和磨损性能影响的仿真试验组合方案,并通过ANSYS软件对与每个试验方案对应的指尖密封结构进行有限元分析,从而得到每个试验方案中与指尖密封结构特征参数对应的泄漏量和磨损性能,在此基础上应用灰色关联技术分析各结构特征参数对指尖密封泄漏量和磨损性能影响的主次关系和影响程度.结果表明,渐开线指尖梁型线的基圆半径对磨损性能影响最大,其次是指尖靴周向宽度角.而指尖靴周向宽度角对指尖密封泄漏量的影响最大,基圆半径次之,前后指尖片厚度对磨损性能和泄漏量的影响相对较小.最后通过和有限元计算结果的对比分析验证了灰色关联分析结果的合理性,从而为指尖密封优化技术研究提供了参考.     

水液压O形圈锥面密封特性分析

针对水液压提升阀中的锥面密封问题,利用Abaqus有限元分析软件建立了锥面密封结构的二维轴对称模型,对其进行密封性能分析。分析了不同预压缩率、不同密封压力作用对O形密封圈所受最大接触压力、最大Mises应力的影响,确定了密封圈的易失效位置以及接触面的压力分布规律。结果表明:随着压缩率及密封圈所受液体压力的增大,密封圈所受到的最大Mises应力及接触面最大接触压力随之增大;带圆倒角的密封槽口或减小密封间隙,能有效减小密封圈挤出时密封槽口对密封圈的剪切应力,从而提高密封圈使用寿命,为水液压提升阀等液压元件的锥面密封结构设计提供设计依据。     

特殊螺纹接头主密封优化研究

以特殊螺纹接头为研究对象,采用有限元分析的方法,分析常规锥面/锥面密封结构、变锥面密封结构以及逆向台肩3种结构主密封面上接触压力分布规律,并在此基础上提出一种改进型密封结构。有限元分析结果表明:锥面/锥面密封结构主密封面上接触压力分布不均,有效接触长度很短;变锥面密封结构和逆向台肩能够在一定程度上改善接触压力分布,但密封结构参数对接触压力分布影响很大;改进型密封结构综合了上述结构的优点,主密封面上接触压力呈现U型分布,并且在拉伸载荷作用下有着更高的稳定性。     

核辐射屏蔽密封解决方案及金属波纹管的性能分析

提出了核辐射屏蔽密封的解决方案,讨论了摇动式金属波纹管屏蔽密封技术的原理和可行性。利用有限元分析软件建立了结构中金属波纹管的有限元模型,得出了运转状况下波纹管中的应力分布,分析了波纹管影响密封结构性能的因素。     

基于非线性有限元的箱口密封设计

采用非线性有限元分析软件MARC,建立了包装箱箱口密封有限元模型,分析了橡胶圈结构形式和材料硬度对箱口密封效果的影响。分析认为接触面积大小是决定这类包装箱密封特性的主要因素,因此选用材料较软及凸台与橡胶圈接触面积较大的结构方案有利于密封效果的提高。     

智能井井下流入控制阀结构设计及密封性能分析

流入控制阀是智能井技术的核心,在油气井高温高压等复杂的环境中,流入控制阀的密封效果直接影响阀的正常工作。依据智能完井工况,设计流入控制阀的结构及其金属密封结构。利用有限元分析软件ANSYS建立金属密封结构的有限元模型,分析最大过盈量、密封圈接触面的锥度、密封圈内部槽的几何尺寸、井下压力状态等敏感性参数对密封结构密封性能的影响。结果表明,随着金属密封圈最大过盈量的增加,最大接触应力降低而最大等效应力增加,而随着接触面锥度的增大接触面长度变长,接触压力和最大等效应力均呈下降趋势;内槽锥度对金属接触对影响较小,对密封圈的等效应力影响较大,内槽锥度增大,等效应力大幅增加。综合考虑应力的影响,应选择合适的最大过盈量,密封圈接触锥度不宜太大,且应尽量减小内槽面的锥度。     

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。     

柔性钻杆O形圈球面密封性能研究

柔性钻杆已成为老井改造和增产提效的重要工具,为保障柔性钻杆球面密封的可靠性,对设计的一种O形圈球面密封结构开展数值模拟和试验研究。基于ANSYS有限元分析软件探究密封间隙、流体压力、转动角度以及有无挡环等因素对O形圈von Mises应力、接触应力、有效密封宽度等密封特性参数的影响。结果表明：流体压力与密封间隙存在耦合关系,流体压力越高要求密封间隙越小;往复转动会导致最大von Mises应力和最大接触应力升高,且随着密封间隙增大而影响加剧;挡环的安装可有效防止在密封间隙和流体压力较大时O形圈挤入缝隙。通过室内试验验证了O形圈球面密封结构的可靠性,为现场应用提供了理论依据和技术支撑。     

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。