常溫和超低溫橡膠金屬復合密封機構的有限元分析與優(yōu)化.pdf

1、火箭發(fā)動機對密封機構的密封安全性和可靠性要求很高。本課題所研究的橡膠金屬復合密封機構,是火箭發(fā)動機中的一種特殊的密封機構,其長期工作在復雜的環(huán)境下。此密封機構質量的好壞,將直接影響整個火箭發(fā)動機的性能。因此對其進行詳細的力學分析,并對其結構進行相應的優(yōu)化設計,能大大提高火箭整體的安全性和可靠性,具有重要的意義。本文首先介紹了國內外密封機構設計中有限元方法的應用現(xiàn)狀。詳細研究了橡膠材料的復雜特性,并給出了橡膠材料的超彈性理論和橡膠的本構關

2、系。通過實驗方法獲得了本課題中橡膠材料Mooney-Rivlin本構模型的基本參數。為后續(xù)的有限元模擬研究提供了橡膠的力學特性。本文針對橡膠金屬復合密封機構的特點,提出了此特殊密封機構的失效判據。通過對該密封機構進行有限元數值模擬,獲得了其在常溫(20℃)和低溫(-196℃)兩種工作狀態(tài)下的多種應力場分部、位移場分布及變形情況,以此來判斷其密封的安全性和可靠性。并在此基礎上,確定了此密封機構中的高應力分布區(qū),為其結構的改進和優(yōu)化打下基礎

3、。本文對橡膠金屬復合密封機構的結構參數進行了有限元數值模擬,得出了各結構參數對密封機構密封性能的影響規(guī)律。并在此基礎上根據重量最小的原則,對此密封機構進行了結構優(yōu)化設計,得出了最優(yōu)解。優(yōu)化后復合密封機構的密封性能和使用壽命大為改善。最后本文分析了橡膠金屬復合密封機構的主要失效形式以及影響因素。重點研究了工作溫度、摩擦系數和加工、安裝精度對此密封機構失效的影響規(guī)律。為橡膠金屬復合密封機構的設計,提供了全面的資料和依據,同時也為其他密封結構