橡膠密封圈粘彈特性研究.pdf

1、飛行器整體油箱采用鋁合金薄壁法蘭盤密封結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)常采用異形橡膠密封圈，如果設(shè)計(jì)合理、使用正確，在靜密封中可以實(shí)現(xiàn)“零泄漏”，但現(xiàn)有的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有考慮粘彈效應(yīng)在動(dòng)、靜密封工況下對(duì)密封性能的影響。本文結(jié)合粘彈效應(yīng)和動(dòng)、靜密封工況，分析了密封圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)、工況等對(duì)接觸壓力的影響，旨在對(duì)薄壁法蘭盤密封結(jié)構(gòu)在振動(dòng)工況下的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供理論與技術(shù)上的支持，本文的主要工作如下:
　　(1)探討了橡膠材料的超彈特性和單軸拉伸實(shí)

2、驗(yàn)方法，測定了單軸拉伸試樣在不同拉伸速率下的力-位移曲線，分析了相關(guān)的數(shù)據(jù)處理方法，并與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較;并且研究了不同超彈模型對(duì)材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合精度。
　　(2)探討了橡膠材料的粘彈靜態(tài)力學(xué)特性和材料粘彈應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)方法，測定了應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)試樣在不同初始應(yīng)變率下的力-時(shí)間曲線，并分析了相關(guān)的數(shù)據(jù)處理方法，與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。
　　(3)探討了橡膠材料的粘彈動(dòng)態(tài)力學(xué)特性和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)方法，對(duì)動(dòng)態(tài)力

3、學(xué)測試試樣進(jìn)行了不同溫度下的掃頻實(shí)驗(yàn)，獲得了不同溫度下復(fù)模量隨頻率的變化曲線，并分析了相關(guān)的數(shù)據(jù)處理方法。
　　(4)在有限元軟件中對(duì)超彈模型和粘彈松弛模型進(jìn)行了疊加，對(duì)裝配有橡膠密封圈的法蘭密封結(jié)構(gòu)的二維簡化軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真，研究橡膠圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)（截面直徑、截面形狀）、間隙張開量、間隙張開時(shí)間、介質(zhì)壓力對(duì)密封性能參數(shù)（接觸壓力）的影響，對(duì)密封間隙回彈情況下法蘭密封結(jié)構(gòu)的前期設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
　　(5)使用粘彈動(dòng)

4、態(tài)特性復(fù)模量模型，對(duì)裝配有橡膠密封圈的法蘭密封結(jié)構(gòu)的二維簡化軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真，研究了溫度、振動(dòng)頻率、振幅對(duì)密封性能參數(shù)（接觸壓力）的影響，對(duì)密封間隙低頻小幅振動(dòng)下法蘭密封結(jié)構(gòu)的前期設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
　　(6)分別基于超彈-靜態(tài)粘彈松弛模型和動(dòng)態(tài)粘彈復(fù)模量模型對(duì)飛機(jī)油箱三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真;壓縮松弛仿真研究了粘彈靜態(tài)特性-松弛對(duì)接觸壓力的影響，為密封結(jié)構(gòu)長期使用提供依據(jù);通過有限元方法分析了不同溫度下密封結(jié)構(gòu)的抗振