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题目:O形圈老化失效行为建模与静密封寿命预测方法研究

关键词:O形圈静密封结构;橡胶材料老化;寿命预测

  摘要


O形圈静密封结构广泛应用于现代航空航天工业中,作为一种高可靠长寿命产品,合理预测其寿命具有重要的理论研究价值和工程应用价值。

论文首先提出了产品失效机理分析方法,并对O形圈静密封结构失效机理进行分析,得到O形圈橡胶材料老化是O形圈静密封结构主要耗损性失效机理,其主要敏感应力为温度。然后通过密封原理的分析,得到静密封结构失效的根本准则是密封面间接触压力小于工作介质压力。接着,论文对O形圈老化失效行为进行研究,从橡胶材料老化机理及行为表征出发,采用数据驱动和模型驱动两种不同的建模方法,分别建立了基于数据驱动的O形圈老化失效模型和基于模型驱动的O形圈老化失效模型,并进行了求解和分析。然后,论文提出了基于失效物理的产品寿命预测方法,并根据性能退化模型的不同,分别提出了基于压缩永久变形率退化的O形圈静密封结构寿命预测方法和基于密封面间接触压力退化的O形圈静密封结构寿命预测方法。

最后,论文以某型号飞机副翼液压伺服作动器中应用的O形圈静密封结构为例进行应用验证。用基于压缩永久变形率退化的寿命预测方法求得O形圈静密封结构寿命为1648天,用基于密封面间接触压力退化的寿命预测方法求得O形圈静密封结构寿命2426天,后者与实际使用寿命较为接近。