基于有限元分析的矩形橡膠密封圈密封性能研究.pdf

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1、HvdraulicsPneumatics&Seals／No．07．2014doi：l0．3969／j．issn．1008-0813．2014．07．013基于有限元分析的矩形橡膠密封圈密封性能研究何廣德1,2，譚永發(fā)，洪瑋，寧再勵(1．安徽中鼎密封件股份有限公司，安徽寧國242300；2．安徽高性能橡膠材料及制品省級實驗室．安徽寧國242300)摘要：針對矩形橡膠密封件，論述了密封圈的密封機理和材料的本構(gòu)模型，運用有限元分析技術(shù)，分析了矩形密封圈的壓縮率、溫度和油壓對VonMises應(yīng)力和接觸應(yīng)力的影響。結(jié)果表明：

2、矩形密封圈壓縮率、溫度和油壓對VonMises應(yīng)力和接觸應(yīng)力有很大影響，為密封圈的設(shè)計提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：矩形橡膠密封圈；有限元；密封性能中圖分類號：TB42文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1008—0813(2014)07—0035—03ResearchingtheSeahngPerformanceoftheRectangularRubberSealsBasedontheFEAHEGuang-de，TANYong-fa，HONGWei，NINGZai-li(1．AnhuiZhongdingSealingPartsCo

3、．，Ltd．，Ningguo242300，China；2．AnhuiHighPerformanceRubberMaterials&ProductsProvincialLaboratory，Ningguo242300，China)Abstract：Givingaintroductionofsealingmechanismandthepropertymodeloftherectangularrubberseals，thefiniteelementmodelwasestablishedtoresearchtheinflu

4、enceoftheVonMisesstressandcontactstressbythecompressionratio，temperatureandpressureofoil．Theresultsshowedthatthecompressionratio，temperatureandpressureofoilcouldaffectthesealingperformanceoftherectangularrubberseals．Itprovidedatheoreticalbasisforthedesignofthe

5、sealingring．Keywords：rectangularrubberseals；FEM；sealingperformanceO引舌的接觸應(yīng)力不小于被密封壓力。即：(orxmax≥p(1)矩形橡膠密封圈的矩形截面形狀．使其工作過程(2)剪切應(yīng)力準(zhǔn)則。密封圈在工作中的最大應(yīng)力應(yīng)中具有較大的接觸面積．從而可以承受較高的密封壓小于橡膠材料的許用抗剪強度，即：力。在安裝后，形狀變化很小，即使在高壓作用下，其變形量也不太大，因此．被廣泛運用于靜密封場合。國內(nèi)or

6、1-3]但1．2本構(gòu)模型是．由于密封圈的工況非常復(fù)雜，不僅僅有預(yù)壓、油壓，橡膠是典型的材料非線性與幾何非線性材料．其還有溫度場的多場耦合．因此．僅僅分析密封圈常溫密本構(gòu)關(guān)系是非常復(fù)雜的非線性函數(shù)．通常用應(yīng)變能函封性能不能滿足實際工況要求數(shù)表示．而且應(yīng)力張量不能由變形唯一地確定：結(jié)構(gòu)受本文運用非線性有限元軟件ABAQUS建立了矩形力復(fù)雜，受載后呈現(xiàn)出大位移、大應(yīng)變，而且，分析過程密封圈的有限元模型，研究了壓縮率、溫度和油壓對密中存在復(fù)雜的邊界條件和接觸因此．本構(gòu)模型的選擇封圈密封性能的影響非常重要1理論論述Rivli

7、n結(jié)合理論推導(dǎo)和試驗驗證，提出了應(yīng)變能密度函數(shù)表示橡膠類非線性材料模型。即_5_：1．1失效準(zhǔn)則N(1)最大接觸應(yīng)力準(zhǔn)則。根據(jù)密封理論，實現(xiàn)可靠W=EC。i(，一3)(I2—3)(3)i+密封的充分必要條件是密封圈與溝槽封蓋連續(xù)界面上式中G；——Rivlin系數(shù)。收稿日期：2014—03—25，．、，’為第l、第2Green應(yīng)變不變量：作者簡介：何廣德(1985一)，男，安徽涇縣人，碩士研究生，主要從事橡膠222，l=Al+A2+A3(4)制品CAE研究相關(guān)工作。35液壓氣動與密封／2014年第07期近接觸面處．這

8、是因為密封圈尖角的形狀和接觸的綜，2=(A1A2)+(A2A3)+(A3A1)(5)合結(jié)果接觸應(yīng)力云圖中可以看出預(yù)壓安裝后的接觸式中A為主伸長比，即：應(yīng)力峰值為2．579MPa．但是峰值接觸面非常小．非峰值A(chǔ)．=1+．(=l，2，3)(6)區(qū)域基本保持1．5MPaMooney通過大量實驗．將Rivlin模型進行簡化．并2．3溫度場分析運川到橡膠材料上．提了M