基于有限元分析的矩形橡胶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胶密封圈密封性能研究何广德1,2，谭永发，洪玮，宁再励(1．安徽中鼎密封件股份有限公司，安徽宁国242300；2．安徽高性能橡胶材料及制品省级实验室．安徽宁国242300)摘要：针对矩形橡胶密封件，论述了密封圈的密封机理和材料的本构模型，运用有限元分析技术，分析了矩形密封圈的压缩率、温度和油压对VonMises应力和接触应力的影响。结果表明：

2、矩形密封圈压缩率、温度和油压对VonMises应力和接触应力有很大影响，为密封圈的设计提供了理论依据。关键词：矩形橡胶密封圈；有限元；密封性能中图分类号：TB42文献标识码：A文章编号：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引舌的接触应力不小于被密封压力。即：(orxmax≥p(1)矩形橡胶密封圈的矩形截面形状．使其工作过程(2)剪切应力准则。密封圈在工作中的最大应力应中具有较大的接触面积．从而可以承受较高的密封压小于橡胶材料的许用抗剪强度，即：力。在安装后，形状变化很小，即使在高压作用下，其变形量也不太大，因此．被广泛运用于静密封场合。国内or

6、1-3]但1．2本构模型是．由于密封圈的工况非常复杂，不仅仅有预压、油压，橡胶是典型的材料非线性与几何非线性材料．其还有温度场的多场耦合．因此．仅仅分析密封圈常温密本构关系是非常复杂的非线性函数．通常用应变能函封性能不能满足实际工况要求数表示．而且应力张量不能由变形唯一地确定：结构受本文运用非线性有限元软件ABAQUS建立了矩形力复杂，受载后呈现出大位移、大应变，而且，分析过程密封圈的有限元模型，研究了压缩率、温度和油压对密中存在复杂的边界条件和接触因此．本构模型的选择封圈密封性能的影响非常重要1理论论述Rivli

7、n结合理论推导和试验验证，提出了应变能密度函数表示橡胶类非线性材料模型。即_5_：1．1失效准则N(1)最大接触应力准则。根据密封理论，实现可靠W=EC。i(，一3)(I2—3)(3)i+密封的充分必要条件是密封圈与沟槽封盖连续界面上式中G；——Rivlin系数。收稿日期：2014—03—25，．、，’为第l、第2Green应变不变量：作者简介：何广德(1985一)，男，安徽泾县人，硕士研究生，主要从事橡胶222，l=Al+A2+A3(4)制品CAE研究相关工作。35液压气动与密封／2014年第07期近接触面处．这

8、是因为密封圈尖角的形状和接触的综，2=(A1A2)+(A2A3)+(A3A1)(5)合结果接触应力云图中可以看出预压安装后的接触式中A为主伸长比，即：应力峰值为2．579MPa．但是峰值接触面非常小．非峰值A．=1+．(=l，2，3)(6)区域基本保持1．5MPaMooney通过大量实验．将Rivlin模型进行简化．并2．3温度场分析运川到橡胶材料上．提了M