基于栅格渗漏模型的静密封界面状态演变特性研究.pdf

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1、第52卷第7期2016年4月机械工程学报JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGV01．52NO．7Apr．2016DoI：10．3901／JM哐．2016．07．104基于栅格渗漏模型的静密封界面状态演变特性研究木史建成刘检华杨志猛巩浩(北京理工大学机械与车辆学院北京100081)摘要：由于密封界面微观形貌的复杂性，静密封机理及其状态演变一直以来是个难题。在对密封界面进行离散和近似的基础上，提出一种基于栅格渗漏模型的静密封界面渗漏状态预测模型。给出栅格渗漏模型的构建方法，在此基础上

2、通过大量数值试验对密封．渗漏状态演变特性进行了分析，进而建立了静密封界面状态演变曲线的数学模型，发现渗漏发生的概率在与系统相关的阈值附近呈现急转的规律，同时研究表明静密封界面的接触面积、表面纹理方向等对密封界面的状态演变特性有显著影响。结合逾渗理论和试验数据，讨论所提出模型及所发现规律的通用性。关键词：静密封：栅格渗漏模型；状态演变；逾渗；装配中图分类号：TB42OnthePhaseTransitionCharacteristicofStaticSealingInterfaceBasedonLattic

3、eLeakageModelSHIJianchengLIUJianhuaYANGZhimengGONGHao(BeijingInstituteofTechnology,SchoolofMechanicalEngineering，Beijing100081)Abstract：SealingmechanismanditstransitionarcnotwellunderstoodduetothecomplexityofsealingInterfaceinthemicro‘scale．Alatticebased

4、staticsealingpredictingmodelispresentedbydiscretizingandapproximatingthesealinginterfaceinordertOrevealthesealingmechanism．Themethodofbuildinglatticeleakagemodelisgiven，thephasetransitioninsealinginterfaceisresearchedbycarryingoutlargenumbersofnumericale

5、xperimentsbasedonthismodel，andmeanwhilethemathematicalmodelisobtainedbycurvefittingthecumulateddistributedfunction．Theresultsshowprobabilityofleakingtakesonthesteeptransitionaroundsystem-relatedthreshold，andthephasetransitionofthesealinginterfaceisinflue

6、ncedbythesizeofmodelandorientationofsurfacetexture．Atlastthegeneralityofthepresentedmodelisdiscussedbycombiningwithpercolationtheoryandexperimentaldata．Keywords：staticsealing：latticeleakagemodel：phasetransition；percolation：assembly0前言密封结构是现代工业以及机械产品的重要组成

7、部分，在产品中往往发挥着阻止流体泄漏、保持压力和减少污染的作用，对安全生产和机械产品的可靠运行有着重要的意义。密封失效不仅会造成环境污染和产品可靠性的降低，甚至有可能带来灾难性的后果。静密封在密封结构中占很大比例，如法兰、管接头、阀门、0形圈等，静密封机理揭示和渗漏的预测是工程上进行静密封设计的理论基础和’国家自然科学基金资助项Iil(51275047)。20150618收到初稿，20151211收到修改稿依据。静密封通过两个表面挤压接触来阻止流体介质的泄漏，密封界面的渗漏特性受挤压力、表面微观设计和密

8、封部位的尺寸等多个因素影响。固体表面无论采用什么样的加工方法所成形的表面和理想几何平面相比都会存在一定的偏差，并且偏差存在于各个尺度，从宏观尺度到原子尺度都有体现。目前尚没有任何jjnT-方法可以加工出绝对光滑的理想表面。因此，当两个表面挤压在一起时，接触不会在每个点都发生，接触界面上的微凸体相互挤压构成了实际的接触。表面接触的不完整性导致了渗漏情况的发生，由于实际加工表面往往呈现出复杂的几何形态，大大增加了对接触后形成通道建立理论垫!!兰