动密封用Ni基合金斜圈弹簧的变形行为及回弹力模拟

简介

再入式飞行器控制面及冲压发动机主要运用动密封结构进行密封,斜圈弹簧作为动密封结构的回弹性元件,采用Inconel X-750时效强化的Ni基合金制成,为动密封结构提供回弹力以补偿间隙变化,是影响动密封性能的一项重要因素。为研究斜圈弹簧的变形行为及回弹力,先通过参数方程对斜圈弹簧进行参数化建模,而后基于ANSYS有限元分析软件对斜圈弹簧进行结构静力学的模拟计算,讨论斜圈弹簧各结构参数对斜圈弹簧回弹力的影响。通过有限元模拟分析的结果与常温测试实验结果进行对比,两者之间回弹力-压缩量曲线基本一致,证明有限元模拟分析是可靠的。模拟结果表明,斜圈弹簧在压缩弹簧高度50%的压缩过程中,增加斜圈弹簧的高度、宽度及倾斜程度,斜圈弹簧的回弹力表现出降低的趋势;增加节距和线径可使回弹力增加,且线径与回弹力表现为高阶非线性关系;温度通过影响Inconel X-750的弹性模量从而影响斜圈弹簧的回弹力。