建立矩形截面叶片密封的数值模型,研究叶片密封圆角r和叶片圆角R对密封面接触压力的影响。研究结果表明圆角r和R都会导致密封面接触压力明显降低,增大了密封失效的风险。当叶片密封圆角r较大时,应适度加大预压缩量以增大密封面接触压力。叶片圆角R不应超过临界值,针对具体实例给出了该临界值的计算结果。

基于非线性有限元接触理论,建立橡胶O形密封圈组合的有限元模型,分析了初始压缩率、介质压力、橡胶硬度、往复运动速率及摩擦因数对O形密封圈密封性能的影响。结果表明压缩率对O形密封圈组合的密封性能影响较小,橡胶硬度和摩擦因数是O形密封圈组合密封性能的重要影响因素,合理选择各O形密封圈材料硬度可以提高O形密封圈组合整体的使用效率。

以水下工作的旋转轴唇形橡胶密封圈(简称唇形密封圈)为研究对象,基于有限元分析方法研究安装过盈量和介质压力对唇形密封圈密封性能的影响。使用ANSYS软件创建唇形密封圈的三维轴对称有限元分析模型。仿真结果表明唇口接触宽度与最大接触压力随着安装过盈量的增大而增大,且安装弹簧的唇形密封圈接触宽度和接触压力比未安装弹簧的唇形密封圈大;随着介质压力的增大,唇口最大接触压力增大,接触压力的最大值出现在唇口尖端处,最大接触压力始终大于介质压力。

针对碳石墨与碳化钨配对机械密封在干摩擦时端面的接触特性进行研究,在考虑动、静环材料属性,端面微凸体之间的相互作用,摩擦运动方向及摩擦热流的基础上,建立了3维粗糙实体与理想光滑刚体的转动摩擦热-力耦合模型,采用ABAQUS有限元分析软件对其瞬时干摩擦过程进行数值模拟。研究结果表明:粗糙端面的真实接触面积随外载荷的增大近似线性增加;随着外载荷与滑动速度的增加,粗糙端面最大接触压力保持在415~432 MPa范围内,表现出"自限性";粗糙端面温度分布不均匀,外载荷与速度增加会导致端面整体温度增加。端面最高温度的位置受到局部接触压力和局部滑动速度及局部热传递的共同影响;API682标准中提出抑制机械密封的介质压力≤0.07 MPa是有必要的,可以防止干摩擦时密封环温升过高。研究可为探索机械密封摩擦端面热损伤、摩擦磨损研究及机械密...

针对常规悬挂器密封坐挂位置难以判断和密封结构的缺陷问题,对常规套管悬挂器密封结构进行力学计算,研究常规密封结构中接触面的密封宽度和接触压力的影响因素,并对其工作力学机制以及密封结构进行仿真模拟研究,找出现有密封结构存在的问题,并基于椭圆金属密封结构设计理念,结合现有结构的金属密封结构件,进行多种方案设计研究,开发一种锥形多曲面椭圆型全金属密封结构的大通径芯轴式套管悬挂器,并通过室内高压气密封试验证明所设计的金属密封结构的可靠性,为全金属芯轴悬挂器在现场应用奠定了基础。

液化石油气(LPG)充装设备中,充气总成是核心部件之一,该部件的密封设计对LPG充装的安全性和可靠性至关重要。基于ABAQUS有限元非线性分析方法,构建了充气总成中密封件的力学模型,分析了不同工况下密封件的Mises应力及其对密封性能的影响。研究结果表明,优选出的密封垫设计方案具有最大Mises应力低于许用应力、最大接触压力大于介质压力的特点,满足密封要求。并且由于径向力影响,O型密封圈发生非对称性形变,在最大变形和最小变形侧,Mises应力和最大接触压力均处于合理范围。同时,对承力杆件在密封工况下的压杆稳定性进行了校核,结果符合设计要求。

为了解决密封电子设备大跨度热传导问题,提出了一种“活塞”式散热器结构,在实现机箱密封的同时,有效控制了对芯片的接触压力,防止芯片因压力过大而损坏,建立了散热器的结构模型,本文分析了各环节的热阻并提出了热阻估算方法,对模型进行了仿真,与理论计算结果进行对比,验证了方案的可行性,结果表明该方案是可行的。

全回转推进器的可调距螺旋桨工作时,桨毂和桨叶法兰之间使用被动压缩变形的O型圈进行密封,其间隙大时O型圈压缩量小可能泄漏;桨毂和曲柄销盘之间的摩擦压力和接触应力影响调距的灵敏性及磨损程度。通过在ANSYSWorkbench软件中建立桨毂、桨叶、法兰和曲柄销盘的有限元模型,仿真模拟螺旋桨在不同预紧力、温度、离心力以及调距时装配间隙及摩擦力的变化,研究分析各工况下间隙和摩擦力的分布规律,得出螺旋桨的最佳服役状态,并为服役寿命计算提供数据支持。

橡胶O形圈的应用非常广泛,该文着重阐述了O形圈在航空航天领域的发展。从理论预测到现代的数值解法,密封圈的接触压力等参数的计算精度逐渐提高。橡胶材料属于高分子材料,有很强的非线性,在高分子领域,橡胶材料模型的描述仍然是个难题;橡胶材料经过一定的工艺加工成O形圈,其机械性能的研究更加复杂。国内外学者用试验、模拟等方法对橡胶O形圈的性能进行了研究,取得了很多成果。

该文首先利用商业有限元软件ABAQUS建立了O形密封圈的有限元模型，考虑到大变形和橡胶材料的非线性，分析了O形密封圈在初始压缩和流体压力状况下的剪应力、接触压力的分布。然后计算了活塞运动状态下密封圈与气缸壁之间的摩擦力，并分析了速度对摩擦力大小的影响。最后分析了流体压力、压缩率以及密封圈库仑摩擦系数的大小对最大接触压力和剪应力的影响。