張鎮(zhèn)國，沙寶林，王 才，閻 濤

(1.中國航天科技集團(tuán)公司四院四十一所，西安 710025；2.中國航天科技集團(tuán)公司四院四十四所，西安 710025)

0 引言

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)因其具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、長期待命、啟動(dòng)發(fā)射迅速等特點(diǎn)，在導(dǎo)彈動(dòng)力裝置中得到了非常廣泛的應(yīng)用[1]。固體推進(jìn)劑是固體發(fā)動(dòng)機(jī)的主要能源，因而推進(jìn)劑的結(jié)構(gòu)完整性程度直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能，在發(fā)動(dòng)機(jī)的全生命周期內(nèi)，推進(jìn)劑的內(nèi)部損傷不斷累積，力學(xué)性能不斷劣化，需要通過測試技術(shù)加以定量檢測損傷程度，以指導(dǎo)推進(jìn)劑的配方設(shè)計(jì)和發(fā)動(dòng)機(jī)服役過程中的可靠性評(píng)估?；隗w積膨脹原理，通過測量推進(jìn)劑試樣在拉伸作用下的體積變化量來精確量化推進(jìn)劑的內(nèi)部損傷情況[2]，并已研制出了相應(yīng)的測量設(shè)備。其中，在設(shè)備的測試腔和補(bǔ)償腔處，有動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，其密封性能直接影響到腔內(nèi)氣體體積的變化，導(dǎo)致測量結(jié)果誤差加大。為了密封更加可靠，每處密封采用兩道O型圈結(jié)構(gòu)，本文即在此課題背景下，對(duì)該密封結(jié)構(gòu)在工作過程中的真實(shí)工況進(jìn)行了仿真模擬，并對(duì)其動(dòng)密封性能進(jìn)行了有效分析。

近年來，國內(nèi)學(xué)者對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)下密封結(jié)構(gòu)性能開展了相關(guān)的有限元仿真分析，對(duì)本文的仿真開展具有一定的指導(dǎo)意義。莫麗等[3]建立了O型圈的軸對(duì)稱有限元模型，對(duì)其不同工況下的密封性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)往復(fù)動(dòng)密封中，O型圈主密封面最大接觸應(yīng)力與Von Mises應(yīng)力的作用位置隨運(yùn)動(dòng)方向的變化而改變，且大小隨時(shí)間呈波動(dòng)變化；韓傳軍等[4]建立了O型圈和星型密封圈的有限元模型，并對(duì)它們在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的密封性能進(jìn)行了對(duì)比分析。王國榮等[5]討論了工作壓力、密封間隙、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度、摩擦系數(shù)對(duì)Y型密封圈的密封性能的影響；鐘亮等[6]建立了組合式的O型密封圈有限元模型，分析了初始?jí)嚎s率、橡膠硬度等因素對(duì)密封性能的影響；陳家照等[7]利用Abaqus有限元軟件，對(duì)貯存條件下固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(SRM)橡膠O型密封圈的力學(xué)狀態(tài)和變形情況進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，研究了貯存時(shí)間、壓縮率和法蘭表面粗糙度對(duì)SRM長期貯存下橡膠O型圈泄漏率的影響；吳瓊等[8]分析了丁腈橡膠O型圈作為靜密封和微動(dòng)密封時(shí)的性能參數(shù)，發(fā)現(xiàn)壓縮率增加時(shí)，O型圈微動(dòng)狀態(tài)下受到的滑動(dòng)摩擦力會(huì)急劇增加；吳長貴等[9]利用Abaqus流體壓力滲透載荷的加載方法，對(duì)航空作動(dòng)器VL密封圈進(jìn)行了有限元仿真分析，該方法通過對(duì)有流體穿過的兩表面定義壓力滲透接觸對(duì)，可自動(dòng)尋找流體壓力加載過程中接觸與分離的臨界點(diǎn)，與前面學(xué)者在模擬密封圈加壓工況采用的方法相比，該方法更加精確。

大部分學(xué)者在模擬密封圈的預(yù)裝工況時(shí)，都是采用通過將軸施加一定的徑向位移實(shí)現(xiàn)密封圈的預(yù)裝壓縮工況，這與實(shí)際預(yù)裝過程不符。本文通過將軸施加軸向位移來模擬O型圈的預(yù)裝過程，與實(shí)際預(yù)裝過程相符；同時(shí)，采用壓力滲透方法進(jìn)行介質(zhì)壓力加載。

1 密封結(jié)構(gòu)Abaqus有限元仿真過程

1.1 密封結(jié)構(gòu)及密封原理

圖1為所研制推進(jìn)劑體積變化測量設(shè)備的簡單示意圖。由圖1可看到，在測試腔和補(bǔ)償腔與連接桿處均有密封結(jié)構(gòu)，其詳細(xì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。該密封為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。其中，軸徑為7.58 mm，O型圈材料為丁腈橡膠(NBR)，尺寸參數(shù)為φ7.5 mm×3.55 mm，密封槽尺寸為4.6 mm×2.49 mm。軸和密封函的材料為普通碳素鋼，彈性模量E=2.1×105MPa，泊松比μ=0.3。工作時(shí)，其右側(cè)軸伸入測試腔，當(dāng)對(duì)測試腔加壓時(shí)，O型圈依靠密封槽對(duì)其擠壓產(chǎn)生接觸應(yīng)力，如果與加壓介質(zhì)接觸的所有接觸對(duì)的接觸壓力大于介質(zhì)壓力，則起到密封效果，如果有一個(gè)接觸對(duì)的接觸壓力小于介質(zhì)壓力，則該處密封失效。為增加密封的整體可靠性，設(shè)置了兩道O型圈密封。

1.2 O型圈本構(gòu)方程及基本假設(shè)

針對(duì)橡膠類材料在大變形下的幾何非線性行為，本文采用Mooney-Rivlin模型來描述其本構(gòu)關(guān)系，其簡化后的模型如式(1)所示。

W=C10(I1-3)+C01(I2-3)

(1)

式中W為應(yīng)變能密度；I1和I2為第一、第二應(yīng)變張量不變量；C10和C01為材料系數(shù)，C10=1.87 MPa,C01=0.47 MPa[10]。

圖1 基于氣體膨脹計(jì)的測量設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Diagram of the structure of measuring equipment based on gas dilatometer

圖2 軸伸處雙道密封三維裝配示意圖Fig.2 Three-dimensional assembly diagram of double seals at the neck of shaft

1.3 有限元模型建立及工況實(shí)現(xiàn)

因?yàn)檩S和密封函的彈性模量遠(yuǎn)大于O型圈的丁腈橡膠材料，故為了提高計(jì)算效率，本文在Abaqus仿真中，建立密封結(jié)構(gòu)的軸對(duì)稱模型，并設(shè)置其為剛體，同時(shí)認(rèn)為O型圈、軸和密封函完全軸對(duì)稱安裝，不存在偏心，且O型圈沒有缺陷，沿周向呈現(xiàn)完全一致的安裝狀態(tài)。

通過定義不同分析步來模擬O型圈的各個(gè)工況。本文共設(shè)置5個(gè)分析步：第一和第二個(gè)分析步模擬O型圈的預(yù)裝過程，通過給軸施加軸向位移實(shí)現(xiàn)，建立初始密封裝配狀態(tài)；第三個(gè)分析步施加介質(zhì)壓力，通過Abaqus壓力滲透操作，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋找密封臨界點(diǎn)；第四和第五個(gè)分析步模擬往復(fù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過施加位移邊界條件實(shí)現(xiàn)。模型中定義了O型圈表面與凹槽及O型圈與軸面的接觸對(duì)。此接觸問題屬于帶約束條件的泛函的極值問題，本文采用罰函數(shù)法進(jìn)行描述，摩擦模型選用庫倫摩擦模型。

對(duì)于接觸問題采用一階單元較二階單元更易收斂，大變形問題采用線性減縮積分單元，可較好地避免網(wǎng)格畸變等問題。本文O型圈單元類型選用CAX4RH，該單元為4節(jié)點(diǎn)雙線性軸對(duì)稱四邊形雜交單元，可很好地模擬丁腈橡膠大變形大應(yīng)變的非線性材料特性，并完成網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，網(wǎng)格劃分見圖3。

圖3 網(wǎng)格劃分結(jié)果Fig.3 Grid partition results

1.4 Aabaqus流體壓力滲透

Abaqus/Standard 可模擬流體穿過兩相互接觸的表面，通過定義“主面”和“從面”，指定一個(gè)起始點(diǎn)，該起始點(diǎn)應(yīng)該完全暴露于流體中。流體壓力將沿著起始點(diǎn)向接觸面加載，且壓力加載的方向垂直于單元面。直到到達(dá)某個(gè)節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)的接觸壓力大于流體壓力，此時(shí)停止加載。如圖4所示。例如，當(dāng)節(jié)點(diǎn)102的接觸壓力小于流體壓力，流體將繼續(xù)向前加載；反之，如果節(jié)點(diǎn)102的接觸壓力值大于流體壓力值，流體到達(dá)該節(jié)點(diǎn)，將停止向前加載。利用這種加載方式，可動(dòng)態(tài)地找到臨界點(diǎn)，最終得到更準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果[9]。

圖4 流體壓力滲透加載原理Fig.4 Principle of fluid pressure penetration loading

2 有限元仿真結(jié)果分析

2.1 預(yù)裝過程

在裝配過程中，O型圈被壓縮，從而其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，應(yīng)力值越大，則該處越容易產(chǎn)生裂紋等損傷。預(yù)裝過程由兩個(gè)分析步完成：第一個(gè)分析步軸沿軸正向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)O型圈壓縮；第二個(gè)分析步軸向相反方向移動(dòng)較小距離，使O型圈沿軸向在摩擦力的作用下稍微竄動(dòng)，完成整個(gè)預(yù)裝過程。該過程中，O型圈內(nèi)部的Von Mises應(yīng)力云圖如圖5所示。

(a)Step time=0.629 8 s, Step=1

(b)Step time=0.663 5 s, Step=1

(c)Step time=0.785 4 s, Step=2

(d)Step time=0.230 1 s, Step=2

從圖5可看出，在O型圈和軸及密封函壁接觸的附近區(qū)域產(chǎn)生較大的Mises應(yīng)力，且結(jié)合O型圈內(nèi)部最大Mises應(yīng)力隨時(shí)間變化曲線圖(圖6)可發(fā)現(xiàn)，在預(yù)裝過程中，在軸與O型圈剛開始接觸的很短時(shí)間內(nèi)，O型圈內(nèi)部的Mises應(yīng)力達(dá)到一個(gè)峰值，而采用過盈裝配形式建模，其預(yù)裝過程的最大應(yīng)力應(yīng)逐漸增大。可見，本文對(duì)預(yù)裝過程的仿真處理更加接近實(shí)際工況。

圖6 O型圈內(nèi)最大Mises應(yīng)力隨時(shí)間變化圖Fig.6 Maximum Mises stress conditions

2.2 介質(zhì)加壓過程

圖7為介質(zhì)壓力為2、8 MPa時(shí)的Von Mises 應(yīng)力分布圖?？煽吹剑o密封時(shí)最大應(yīng)力都出現(xiàn)在密封槽拐角附近，且隨著介質(zhì)壓力增大，O型圈被擠向軸與密封函的間隙部分越多。所以，為了減少O型圈損傷的概率，應(yīng)提高軸與密封槽的表面粗糙度；同時(shí)，當(dāng)介質(zhì)壓力過大時(shí)，應(yīng)考慮在低壓側(cè)安裝擋圈。

(a)Step time=1 s,Step=3,p=2 MPa

(b)Step time=1s,Step=3,p=8 MPa

2.2.1 靜密封時(shí)不同介質(zhì)壓力對(duì)接觸應(yīng)力的影響

圖8顯示了靜密封時(shí)不同介質(zhì)壓力下的O型圈表面接觸壓力分布。由圖8可知，施加介質(zhì)壓力后，O型圈與軸形成一個(gè)主密封面，即圖8中的第一個(gè)峰，與密封槽壁形成2個(gè)副密封面，即圖8中的第二和第三個(gè)峰，且每個(gè)峰的最大接觸應(yīng)力均大于所施加的介質(zhì)壓力，隨著介質(zhì)壓力增大，接觸應(yīng)力和接觸長度均有所增大，表現(xiàn)為接觸應(yīng)力曲線上移及接觸應(yīng)力峰開口變寬，可判斷O型圈在施加介質(zhì)壓力后能夠形成有效的密封面，起到密封效果。圖6中的紅線顯示的是接觸高壓側(cè)的O型圈內(nèi)部的最大應(yīng)力曲線變化，藍(lán)線顯示的是第二個(gè)備用O型圈內(nèi)部的最大應(yīng)力曲線變化，圖6中的第2～3 s是介質(zhì)加壓階段，可看到加壓開始后，接觸高壓介質(zhì)的O型圈內(nèi)的最大應(yīng)力值不斷上升，而備用O型圈內(nèi)的最大應(yīng)力值保持不變，這也說明與高壓接觸的O型圈已經(jīng)起到了有效的密封效果。

圖8 不同介質(zhì)壓力下的接觸應(yīng)力分布Fig.8 Contact stress distribution under different medium pressure

2.2.2 靜密封時(shí)不同介質(zhì)壓力對(duì)最大Mises應(yīng)力的影響

圖9顯示了不同介質(zhì)壓力下O型圈內(nèi)的最大Von Mises應(yīng)力隨時(shí)間的變化情況。由圖9可看出，隨著介質(zhì)壓力增大，圖中顯示第2 s之后，與高壓介質(zhì)接觸的O型圈內(nèi)的最大Mises應(yīng)力值均相應(yīng)增大，且在第2 s和第3 s之間的介質(zhì)加壓階段，曲線的斜率隨著介質(zhì)壓力的增大逐漸變大，這與實(shí)際情況下，O型圈隨著介質(zhì)壓力增大被擠入軸與密封函間隙部分增多，密封槽拐角處容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況相一致，這也說明密封槽倒角參數(shù)對(duì)O型圈密封性能的影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增大密封槽拐角半徑，這與大多數(shù)文獻(xiàn)的分析一致。圖9中的PART4為備用O型圈的最大Mises應(yīng)力變化圖，在不同介質(zhì)壓力下的PART4的曲線重合，且其應(yīng)力水平均為最低，這也證明與高壓介質(zhì)側(cè)接觸的O型圈密封良好。

圖9 不同介質(zhì)壓力下的最大Mises應(yīng)力變化Fig.9 Maximum Mises stress conditions under different medium pressure

2.3 往復(fù)運(yùn)動(dòng)階段

本文規(guī)定軸向高壓介質(zhì)側(cè)運(yùn)動(dòng)的行程為內(nèi)行程，向低壓側(cè)運(yùn)動(dòng)的行程為外行程。圖10顯示了不同往復(fù)運(yùn)動(dòng)速率下的O型圈內(nèi)的最大Mises應(yīng)力變化，可看到以下共性：在內(nèi)行程和外行程開始的很短時(shí)間內(nèi)，其最大Mises應(yīng)力均有輕微波動(dòng)，且內(nèi)行程時(shí)，應(yīng)力輕微增大然后回落至穩(wěn)定值，外行程時(shí)，應(yīng)力輕微減小，然后回升至穩(wěn)定值，且外行程時(shí)應(yīng)力水平顯著提高，這是因?yàn)镺型圈在由靜密封變?yōu)閯?dòng)密封的過程中，O型圈與軸先經(jīng)歷短暫的靜摩擦狀態(tài)，然后發(fā)展為動(dòng)摩擦狀態(tài)，當(dāng)建立穩(wěn)定的動(dòng)摩擦關(guān)系后，O型圈內(nèi)部的Mises應(yīng)力和表面接觸應(yīng)力也相應(yīng)地維持在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，外行程時(shí)動(dòng)摩擦力和介質(zhì)壓力會(huì)共同將O型圈擠向密封間隙，使O型圈內(nèi)部應(yīng)力增大。

圖10 不同往復(fù)運(yùn)動(dòng)速率下的最大Mises應(yīng)力變化Fig.10 Maximum Mises stress conditions under different velocity of reciprocating motion

2.3.1 往復(fù)運(yùn)動(dòng)速率對(duì)動(dòng)密封性能的影響

圖10中的PART3顯示的是接觸高壓介質(zhì)的O型圈的情況，PART4是備用O型圈的情況。由圖10可知，不同往復(fù)運(yùn)動(dòng)速率下，O型圈內(nèi)的最大Mises應(yīng)力變化歷程不同，往復(fù)運(yùn)動(dòng)速率影響O型圈與軸達(dá)到穩(wěn)定滑動(dòng)摩擦狀態(tài)的時(shí)間，往復(fù)運(yùn)動(dòng)速率越小，所需時(shí)間越長，往復(fù)速率越大，則所需時(shí)間越短；對(duì)比分析PART3和PART4曲線可知，外行程會(huì)顯著增大高壓介質(zhì)側(cè)O型圈內(nèi)的Mises應(yīng)力，而對(duì)備用O型圈無影響。這是因?yàn)楦邏航橘|(zhì)會(huì)迫使O型圈擠向軸與密封間隙一部分，加劇O型圈表面的應(yīng)力集中，備用O型圈則不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，且在穩(wěn)定滑動(dòng)狀態(tài)下，備用O型圈內(nèi)的應(yīng)力水平低于靜止時(shí)的應(yīng)力水平。一般來說，較高的Mises應(yīng)力會(huì)加速橡膠材料的松弛，造成剛度下降，容易出現(xiàn)裂紋[11]。

2.3.2 介質(zhì)壓力對(duì)O型圈動(dòng)密封的影響

由圖9第3～5 s的最大Mises應(yīng)力在不同介質(zhì)壓力下的曲線情況可知，在相同的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速率下，介質(zhì)壓力增大會(huì)使動(dòng)密封狀態(tài)下O型圈內(nèi)的Mises應(yīng)力水平提高，相比于內(nèi)行程Mises應(yīng)力水平的提高，外行程Mises應(yīng)力水平隨著介質(zhì)壓力的增大，其提高的效果更為顯著。圖11中左右兩圖分別為內(nèi)外行程中穩(wěn)定狀態(tài)下的最大Mises應(yīng)力和最大接觸應(yīng)力隨著介質(zhì)壓力增大的變化情況。由圖11可知，隨著介質(zhì)壓力增大，內(nèi)外行程中的Mises應(yīng)力和接觸應(yīng)力都會(huì)相應(yīng)增大，且隨著介質(zhì)壓力的增大，外行程中最大Mises應(yīng)力和最大接觸應(yīng)力增加的幅度會(huì)增大，即外行程中的Mises應(yīng)力和接觸應(yīng)力對(duì)介質(zhì)壓力更為敏感。因此，在實(shí)際工作情況下，應(yīng)考慮O型圈工作的合理介質(zhì)壓力，避免O型圈的快速磨損。

圖11 最大Mises應(yīng)力和最大接觸應(yīng)力隨介質(zhì)壓力變化Fig.11 Maximum Mises stress and the maximum contact stress distribution under different medium pressure

2.3.3 泄露率分析

泄露率是評(píng)價(jià)動(dòng)密封性能最直接的技術(shù)指標(biāo)。橡膠密封圈在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的泄露率與介質(zhì)壓力、運(yùn)動(dòng)速度、密封間隙、接觸面摩擦因數(shù)及表面粗糙度等因素均有緊密關(guān)系。本文采用經(jīng)典流體密封理論中給出的單次往復(fù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的凈泄露量公式[12]：

(2)

式中V為單次循環(huán)凈泄露量；d為軸徑；L為行程長度；ho為外行程膜厚；hi為內(nèi)行程膜厚；η為介質(zhì)粘度；uo為外行程速度；ui為內(nèi)行程速度；ωA為內(nèi)行程最大膜壓梯度；ωE為外行程最大膜壓梯度。

本文將Abaqus求解得到的接觸應(yīng)力分布(即膜壓分布)數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB，利用MATLAB來計(jì)算最大膜壓梯度，進(jìn)而利用式(1)計(jì)算泄露率。計(jì)算結(jié)果如圖12所示。

圖12 泄露率隨介質(zhì)壓力變化和泄露率隨運(yùn)動(dòng)速度變化Fig.12 Leakage rate conditions under different medium pressure and the leakage rate conditions under different velocity of reciprocating motion

由圖12可知，在速度不變的情況下，泄露率隨著壓力增大呈現(xiàn)先迅速減小、后平穩(wěn)的態(tài)勢，這是由于壓力增大，使接觸壓力迅速增大，進(jìn)而導(dǎo)致介質(zhì)泄露通道的膜厚減小，使介質(zhì)泄露率逐漸趨緩；在壓力不變的情況下，泄露率隨著速度的增大呈現(xiàn)先迅速增大、后逐漸趨于平穩(wěn)的態(tài)勢。這是由于當(dāng)速度很小時(shí)，密封接觸面達(dá)到穩(wěn)定動(dòng)摩擦狀態(tài)需要時(shí)間較長，密封面狀態(tài)接近于靜摩擦?xí)r的狀態(tài)，軸的運(yùn)動(dòng)對(duì)介質(zhì)流體的拖拽作用不明顯，隨著速度的增大，軸對(duì)介質(zhì)流體的拖拽作用隨著動(dòng)摩擦面的形成逐漸趨于平穩(wěn)。但注意到對(duì)于本文所研究介質(zhì)為空氣，而空氣的粘性系數(shù)較小，使得最終計(jì)算的泄露率量級(jí)達(dá)到10-6mm3/s?？梢?，其已經(jīng)約等于零，完全可忽略，也即本文認(rèn)為此時(shí)的密封完全可靠。

2.3.4 動(dòng)摩擦力分析

對(duì)于本可課題的背景而言，求得密封處的摩擦力是校正萬能拉伸機(jī)拉應(yīng)力的必要方法。密封處的動(dòng)摩擦力與密封處的摩擦系數(shù)和接觸應(yīng)力有關(guān)，根據(jù)流體密封理論，動(dòng)摩擦力的計(jì)算式如式(3)所示：

(3)

式中Ff為動(dòng)摩擦力， N；f為動(dòng)摩擦系數(shù)，f=0.15；p(x)為沿接觸面的接觸壓力分布，MPa；dx為軸向微分。

利用Abaqus計(jì)算得到的接觸壓力分布，在MATLAB中計(jì)算得到的結(jié)果如圖13所示。由圖13可知，隨著介質(zhì)壓力增大，動(dòng)摩擦力也逐漸增大。這是因?yàn)榻橘|(zhì)壓力的增大，使密封面處的接觸壓力增大所致，過大的摩擦力意味著會(huì)加劇O型圈的磨損。因此，在實(shí)際操作中，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)壓力。

圖13 動(dòng)摩擦力隨介質(zhì)壓力變化Fig.13 Dynamic frictional force conditions under different medium pressure

3 結(jié)論

(1)通過給軸施加一定的軸向位移，可很好地模擬O型圈的預(yù)裝過程，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況吻合，利用Abaqus 的壓力滲透加載方式，可動(dòng)態(tài)地找到密封面的臨界點(diǎn)，使計(jì)算結(jié)果更加精確，為密封結(jié)構(gòu)的有限元分析設(shè)計(jì)提供了一定參考。

(2)預(yù)裝過程中，密封圈與軸接觸的區(qū)域應(yīng)力值較大，在軸與O型圈剛開始接觸的很短時(shí)間內(nèi)，O型圈內(nèi)部的Mises應(yīng)力達(dá)到一個(gè)峰值。

(3)介質(zhì)加壓過程中，密封槽拐角處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理選取密封槽拐角的倒角半徑，并盡量減少表面粗糙度。隨著介質(zhì)壓力增加，密封面處的接觸壓力和接觸寬度都不斷增大，O型圈能夠起到很好的靜密封作用，加壓過程O型圈內(nèi)的Mises應(yīng)力隨著時(shí)間近似呈線性增大，且隨著壓力增大，O型圈內(nèi)Mises應(yīng)力增加幅度變大。

(4)動(dòng)密封狀態(tài)下，隨著介質(zhì)壓力增大，內(nèi)外行程中的Mises應(yīng)力和接觸應(yīng)力都會(huì)相應(yīng)增大，且隨著介質(zhì)壓力的增大，外行程中最大Mises應(yīng)力和最大接觸應(yīng)力增加的幅度會(huì)增大，即外行程中的Mises應(yīng)力和接觸應(yīng)力對(duì)介質(zhì)壓力更為敏感；在速度不變的情況下，泄露率隨著壓力增大呈現(xiàn)先迅速減小、后平穩(wěn)的態(tài)勢；在壓力不變的情況下，泄露率隨著速度的增大呈現(xiàn)先迅速增大、后逐漸趨于平穩(wěn)的態(tài)勢。對(duì)于本文密封介質(zhì)為空氣的狀態(tài)下，可認(rèn)為泄露率為零。