复合材料作为新一代轻质、高强度材料,已经在航空航天制造行业中被大量应用。对于整体复合材料油箱的结构设计,其核心在于满足强度要求下的密封设计。本文首先根据气密性要求,采用ABAQUS有限元分析软件对整体复合材料应变分布进行分析,优化密封结构设计,然后根据设计要求制造复合材料油箱部件,最后对组装好的整体复合材料油箱进行验证。结果表明所设计的整体复合材料油箱能够完全满足气密性保压要求,同时也能够满足耐油性试验要求。

基于有限元分析软件Abaqus建立旋转唇密封模型,计算得到其静态接触压力和径向变形影响系数矩阵,然后通过油封数值计算模型计算得到其泵吸率;在工况一定的情况下,分析理论接触宽度、前唇角、后唇角、过盈量、腰厚结构参数对密封性能的影响,并应用田口实验法进行正交试验设计,以信噪比作为衡量泵吸率稳定性的指标,得到影响密封可靠性的最佳参数组合;应用响应曲面分析,得到油封的极限状态方程,并通过蒙特卡洛法计算基于结构参数的油封可靠度。结果表明:各结构参数对泵吸率的影响排序依次是理论接触宽度、前唇角、后唇角、过盈量、腰厚;所研究油封的密封可靠度为0.999 87。

起落架减震支柱是飞机的重要部件,其密封失效会导致飞机强烈的颠簸跳动,进而影响任务的执行和飞行安全。选取某型飞机起落架减震支柱用T形密封圈,通过ABAQUS有限元软件对T形圈进行仿真,获得不同工况下T形圈的应力应变云图,分析T形圈静态接触压力随工作压力和摩擦因数的变化规律;建立往复密封T形圈的混合润滑模型,以摩擦力和泄漏量作为评价指标,获得往复运动速度对T形圈密封性能的影响。结果表明:工作压力每增加5 MPa,最大von Mises应力增加1.2倍左右,上部支撑环与T形圈右侧的接触区域为易发生失效部位;最大应变量受摩擦因数影响较小,主要出现在下部支撑环与T形圈接触的圆角位置;随着缓冲支柱运动速度的提高,净泄漏量增加,摩擦力减小。

为研究井下复杂工况对油管特殊螺纹接头的影响,利用Abaqus有限元软件建立螺纹接头有限元模型,在一定径向和轴向过盈量下模拟初始螺纹上扣状态,在不同轴向载荷、内压和温度下分析油管特殊螺纹整体结构完整性以及密封性能,并提出整体密封、局部密封性能指数以及综合安全性能评价方法。结果表明:在不同工况条件下特殊螺纹接头Mises应力和接触压力呈现凹型分布趋势,首尾以及最后一扣退刀槽位置是应力相对集中的薄弱部位;温差增大导致接头结构热胀冷缩变形应力水平有明显提高,内压以及轴向载荷增加使整体密封性能有所提高但台肩局部密封性能存在差异;接头使用螺纹脂提高了螺纹接头整体及局部的密封和安全性能;内压越大温度越高接头安全性越低;螺纹在拉伸载荷工况下整体安全性能有所提高,但局部台肩结合处出现分离致使安全性有所下降;在压

针对密封橡胶在压缩情况下易发生翘边而严重影响管片接缝防水效果的问题,基于ABAQUS/Standard中的网格映射技术,建立了超弹性橡胶密封垫的压缩数值模型,对7种不同开孔形状、开孔率、孔洞排列方式的密封垫开展轴向压缩数值模拟。结果表明:在整个压缩数值模拟过程中,弹性橡胶密封垫接触面应力呈现两端大、中间小的多峰值W形分布;闭合孔为圆角三角形的密封垫相较于其他开孔形状的密封垫,平均接触应力最大值提升86.8%;开孔率为0.294的密封垫相较于其他开孔率的密封垫,平均接触应力最大值提升92.6%;错孔排列的密封垫相较于对孔排列的密封垫,平均接触应力最大值提升25.2%;相较于敞开孔构型变化,闭合孔构型变化对接触应力的影响更大,两者同一工况下平均接触应力最大可相差85.2%。

针对目前质子交换膜燃料电池密封不严导致的电化学性能低和泄漏等问题,从仿生学角度出发,以自然界的鲨鱼牙齿和扇贝壳作为仿生原型,对燃料电池的密封双极板结构进行仿生结构设计,提出4种仿生密封双极板结构,并建立密封双极板的接触力学模型,最后在有限元分析软件ABAQUS和ANSYS Fluent中开展仿生密封双极板与常规密封双极板的仿真对比试验。结果表明:仿生密封双极板接触面上的应力更大,两接触面的结合更加紧密;仿生密封双极板一凸一凹的镶嵌结合方式,减小了泄漏通道的有效高度,增大了泄漏阻力,可有效防止泄漏的发生;仿生密封双极板具有流固耦合密封效应,在双极板之间存在多个阻断面和空腔,可对流体造成明显的压差损失,能有效避免流体的泄漏。

以一个端盖密封为例,借助Abaqus有限元分析软件,使用Gasket单元,分析了材料非线性垫片在不同螺栓扭矩螺栓预紧情况下的的受压与剪切的应力分布,并结合理论分析对垫片进行校核。

深水油气的开采已日益成为各国关注的重点对于深水闸板阀由于其在无潜条件下由液压执行机构操作可视化位置指示器是其重要组成部分国内对于该项技术的研究还处于空白阶段.设计的闸板阀可视化位置指示器可以在1500m水深条件下实现闸板位置实时指示可视性好可靠性高便于水上操作人员进行相应的控制.通过ADAMS和Abaqus对其进行了运动学、动力学仿真和强度分析对关键结构进行了强度分析验证其满足强度要求并通过运动学仿真验证了机构在运动中无阻滞现象进一步验证设计的合理性为其传动机构的设计及样机的研制提供了理论依据.