对于有密封要求的液压作动筒而言,O形密封圈在其中起到重要的作用.首先针对液压作动 筒中的活塞密封结构,提出一类新的有限元分析模型,然后利用ANSYS软件研究0形圈密封结构在不同油 压和压缩率作用下的应力分布及接触压力分布,并将有限元结果与以往的模型进行对比,总结每类模型的适 用条件.新的有限元分析模型考虑了实际安装过程对密封圈的影响,对密封圈的安装具有指导意义,也为密 封圈的动力响应分析提供了较好的模型.

针对深海高压环境下的O形密封圈，建立了有限元模型，仿真分析了O形密封圈在不同硬度、不同工况下的密封性能，探讨了O形密封圈的材料硬度、径向压缩率和外界压力对密封接触压力的影响。研究表明，在径向压缩率为17％～26％的范围内，O形密封圈的材料硬度与截面压缩率相比，材料硬度的增加对初始接触压力的提高的影响更加显著；在静水压力的作用下，O形密封圈具有良好的自紧性能，并且接触压力始终大于外界静水压，其密封安全裕度的大小约为初始接触压力；经分析计算，邵氏硬度90HA的聚氨酯O形密封圈，在22％的初始安装压缩率的条件下，密封安全裕度约为10MPa，能满足6km深海高压密封的要求。为进一步验证有限元分析的正确性，进行了O形密封圈的深海试验，试验结果表明密封可靠，与仿真结果相一致。

以薄型双密封圈气缸为研究对象，在经过了长期的试验后对其失效模式进行了深入研究．根据对失效气缸的分解、观察和验证，发现了气缸活塞在运动时因前后两端的磨损和挤压造成气缸内壁出现了明显的凹痕，使得气缸在终点（或始点）的磨痕位置密封不严，造成了气缸失效、该发现对于气缸的设计和改善具有重要的参考价值。

利用ANSYS软件建立了带聚四氟乙烯挡圈的丁腈橡胶星形密封圈结构的二维轴对称几何模型，分析了静压工作状态和往复运动状态下其密封机理、密封性能，并预测了星形密封圈易发生失效的具体部位。结果表明：在高压（流体压力＞10MPa）条件下，使用挡圈可以有效缓和星形密封圈的应力集中现象；星形密封圈非压力侧的内侧凸圆靠近挡圈区域易发生磨损失效；内侧的凹圆部位易发生撕裂失效。

对往复运动活塞杆上的橡胶密封圈进行了磨损仿真研究。建立了密封圈与活塞杆接触的有限元模型,考虑到活塞杆采用车削的方式加工,用正弦函数表征活塞杆接触表面形貌、密封圈橡胶材料的非线性特性和外部高温高压环境因素,利用有限元技术中的生死单元技术模拟密封圈材料的损失。结果表明,高压力将导致较大的磨损深度,高温度将导致较宽的磨损宽度。初始阶段,最大密封压力随着温度和压力的增加而变大;随着磨损的进行,温度和压力越高,最大密封压力下降越快。活塞杆表面粗糙度幅值越大,密封压力下降越快。

为了研究工程机械用DAS组合密封圈密封特性及其变化规律,建立密封特性计算模型,使用三次多项式修正密封圈压力油侧接触应力,得到近似油膜压力分布;结合逆解法求解油膜厚度,研究DAS组合密封圈预压缩量、油液压力及活塞杆伸出速度对平均油膜厚度、内泄漏量及动摩擦力的影响。研究结果表明：随着预压缩量增大,平均油膜厚度及内泄漏量逐渐减小,动摩擦力逐渐增大;随着油液压力的增大,平均油膜厚度及内泄漏量逐渐减小,动摩擦力逐渐增大;随着活塞杆伸出速度增大,平均油膜厚度、内泄漏量及动摩擦力随之增大。综合考虑各因素对密封件磨损、内泄漏的影响,建议DAS组合密封圈应用于活塞密封时最小压缩量c=1 mm,最大活塞杆伸出速度v=0.1 m/s。

基于ABAQUS有限元分析软件，建立组合密封圈的有限元模型，分析工作介质压力和组合密封圈的橡胶环材料硬度对密封性能的影响。通过应力应变云图对比分析，得出组合密封圈与工作介质压力、材料硬度之间的密封规律。

研究了不同硫化条件对试样拉伸性能的影响,探讨了硫化程度对民用飞机刹车系统液压橡胶密封圈低温密封特性的影响。结果表明,硫化程度对低温密封特性的影响较大,160℃×30min条件下的硫化程度能保证橡胶密封圈具备优异的低温密封特性。玻璃化转变温度适宜作为该型橡胶产品耐超低温工况的评价指标。

针对深海高压环境密封壳体用O形密封圈研究不足问题,对O形密封圈在不同压缩率、不同硬度、高介质压力下接触应力大小及应力分布情况等方面进行了研究。对判断O形密封圈失效的方法进行了归纳,提出了基于失效准则判断O形密封圈在深海中所能承受最大压力的方法,利用非线性有限元分析方法进行了分析及预测。研究结果表明:压缩率及材料硬度对O形密封圈的密封能力有重要影响,介质压力的变化会引起O形密封圈内部应力分布的变化;材料硬度为90HA的丁腈橡胶O形密封圈在压缩率为21%的工况中,可以满足5000m水深的密封要求。

基于三重非线性理论,运用ANSYS Workbench软件,研究O形密封圈沟槽底角对密封性能的影响。在沟槽底角a分别取80°、90°和100°的条件下,仿真分析了介质压力和摩擦系数变化时O形圈的VonMises应力和接触压力分布情况,以此为O形圈密封性能的判定依据。结果表明,在一定的初始压缩率(ε=15%)和摩擦系数(f=0.1)条件下,沟槽底角不同时O形密封圈的最大Von Mises应力和最大接触压力都随着介质压力的升高而增大,其中a=80°和a=100°时的Von Mises应力变化基本相同,且始终大于a=90°时的对应值;与其他两种沟槽底角相比,a=100°时O形圈主密封面上的最大接触压力较大,密封性能更好;在一定介质压力下,沟槽底角不同时O形密封圈在3个密封面上的最大接触压力都随着摩擦系数的增大而先降后升,但始终大于介质压力,从而可以确保其密封性能良好。