基于断裂力学的O型密封圈疲劳性能研究.pdf

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1、2014年11月润滑与密封NOV．2014第39卷第11期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．39No．11DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2014．011．013基于断裂力学的O型密封圈疲劳性能研究董作见吴晓王忠熊刚(西南交通大学机械工程研究所四川成都610031)摘要：根据断裂力学中的应变能释放率，制定疲劳断裂参数，对得到的O型密封圈实验数据进行拟合归类处理，得到计算O型密封圈疲劳寿命模型，并计算密封圈上危险截面单元的疲劳寿命。同时，利用疲劳分析软件对密封圈进行分析，找到密封圈上

2、疲劳断裂的危险截面，并计算出危险截面节点上的疲劳寿命。比较断裂力学计算结果、疲劳分析软件分析结果和实验结果，表明3种方法得到的危险截面出现的位置和疲劳寿命基本一致，证明了运用断裂力学计算密封圈疲劳寿命的合理性。关键词：断裂力学；O型密封圈；疲劳寿命；危险截面中图分类号：TB42文献标识码：A文章编号：0254—0150(2014)11—059—4ResearchonFatiguePerformanceofO-ringBasedonFractureMechanicsDongZuojianWuXiaoWangZhongXiong

3、Gang(InstituteofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSichuan610031，China)Abstract：Accordingtothestrainenergyreleaserateoffracturemechanics，thefatiguefractureparametersweredeter-mined，andthecalculatingmodelofthefatiguelifeof0-ringwasestablishedby

4、fittingandclassifyingthespecificexperi-mentaldataobtained．Basedonthemodalofthefatiguelife，thefatiguelifeofO-ringondangerouscrosssectionunitswascalculated．Andthesametime，thefiniteelementanalysiswascarriedoutonthe0-ring，andthedangeroussectionfoundout，andthefatiguelif

5、eofnodesonthedangeroussectionwascalculated．Theresultsshowthatthecalculationresultoffracturemechanics，thefiniteelementanalysisresultandtheexperimentalresultarebasicallythesame，whichprovestherationalitytocalculatethefatiguelifeofO—ringbyfracturemechanics．Keywords：fra

6、cturemechanics；0-ring；fatiguelife；dangeroussection0型密封圈结构简单、成本低廉、安装方便并且于损伤力学的疲劳寿命预测和基于断裂力学的裂纹扩不需要做周期性的调整，用于滑动密封时密封性不受展法⋯。S／N曲线主要通过实验手段获取，而橡胶密运动方向的影响，因此被广泛应用在各类机械设备封圈具有较高的寿命，一般高达10～10次，如果上。虽然0型密封圈工作应力值远远低于屈服极限，单纯依靠实验来获取，会消耗大量的人力物力，所以但是长期工作在周期性的载荷下，密封圈内部会出现在工程上应用较少；损

7、伤力学体系尚在形成与发展之微小的裂纹，随着交变应力的继续，微小裂纹逐渐扩中，并且只能给出在概率统计下平均寿命，因此应用张，最终导致密封圈疲劳失效，对机械设备可靠性产也较少；断裂力学认定材料内部不可避免地存在裂生严重的影响，所以对0型密封圈疲劳性能研究具纹、杂质等缺陷，这些缺陷随着时间的积累和载荷的有较大的工程意义。施加，最终导致材料破坏，这比较符合橡胶制品疲劳国内外对0型密封圈的疲劳失效问题早有一定失效的过程，因此被广泛运用在橡胶密封圈的疲劳性的研究，主要有基于S／N曲线的疲劳寿命预测、基能研究。1断裂力学计算模型基于断裂力

8、学对0型密封圈疲劳寿命的研究主基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金项目要集中在能量释放法上，通过弹性应变能和能量释放(2013ZT03)．收稿日期：2014—03—02率这两个参数来对密封圈裂纹扩展进行评估，弹性应作者简介：董作见(1989一)，男，硕士研究生，研究方向为机变能是密封圈