基于空间硬X射线调制望远镜(HXMT)的科学目标和各子系统的技术要求,提出了一种可靠的结构方案并对方案进行了详细的介绍.利用有限元分析软件ANSYS对方案中的探测器模块的安装方式进行了模态分析和计算,综合比较了下托板对探测器模块动态特性的影响,获得了适当的下托板安装位置.

基于混合润滑理论建立往复密封数值仿真模型,该模型综合考虑了密封系统中密封件的宏观固体力学变形、密封接触区微观粗糙峰接触、油膜厚度分布等因素,可以分析得到往复密封摩擦力、泄漏量等关键性能参数。以往复密封常用的斯特封为研究对象,通过往复密封基础试验台测量表征往复密封特性的关键参数摩擦力及泄漏量。试验与仿真结果表明斯特封的瞬时摩擦力随着介质压力的升高而增大,反装斯特封的泄漏量随着往复行程的累积而增加。试验测量结果与仿真模型计算结果基本一致,验证了仿真模型的正确性。

封隔器密封胶筒在井下实际应用中力学特性复杂,同时需要承受高温高压饱和水蒸汽的强腐蚀作用,故对胶筒材料性能的要求异常苛刻。为改善密封胶筒的结构稳定性及高温高压水耐腐性,以密封胶筒为研究对象开展有限元仿真分析,通过胶筒结构参数、界面摩擦性能和材料特性等因素对其力学特性及密封性能影响规律的比较,提出软硬质材料多层堆叠及环端面金属包覆结构以实现性能优化。仿真结果表明,优化后的结构改善了密封胶筒肩部的挤出现象,增大了接触区域的密封效果,同时阻挡了高温高压水对胶筒的腐蚀。

提出一种基于流固耦合的橡胶O形圈静密封泄漏计算方法。对平行平板泄漏模型进行改进,使其适用于通道截面高度可变的泄漏率、介质压力计算;采用有限元仿真方法进行固体力学分析,求解宏观接触压力;采用Greenwood-Willamson模型进行接触力学分析,求解泄漏通道平均高度。基于数值方法研究介质压力、环境温度、表面形貌参数对橡胶O形圈密封性能的影响规律。结果表明,随着介质压力、环境温度、表面高度分布标准差的增大,体积泄漏率逐渐增大。上述数值方法以泄漏率作为表征密封性能的参数,能综合考虑橡胶材料、介质、工况等多种因素对O形圈密封性能的影响,对橡胶O形圈的寿命预测和失效分析更具指导意义。

旋转轴唇形密封应用广泛,泵送率和摩擦力矩是评价密封性能的主要依据。基于反向泵送机制,提出一种研究唇形密封性能的解析模型。基于静态力学特性有限元仿真和粗糙峰微单元流场分析,结合混合润滑模型计算结果,建立泵送率和摩擦力矩的计算公式,通过台架实验确定公式中的待定常数。采用解析公式计算其他唇形密封泵送率和摩擦力矩,计算结果与实验测量值、数值仿真结果具有很好的一致性。该解析模型计算简单,可以用于唇形密封的工程设计与分析。

进行常温下胶筒的材料力学实验,测试6种胶筒在加载和卸载条件下的变形与回弹,评价胶筒产生密封能力的裕度和提井的难度;进行高温老化后胶筒的性能实验,验证温度条件对胶筒性能的影响,评价胶筒的耐温能力。

在现有橡塑密封研究结果的基础上，开展接触型动密封正向设计研究是实现核心关键零件自主开发的必然途径。该文提出了一种密封性能多指标综合评价系统，在满足动密封系统多个性能指标要求的基础上，构建综合评价多指标函数，对橡塑密封圈的性能进行全面、综合的评价。依据航空接触密封的具体设计实例，探索了某种密封的设计过程。最后，文章对正向设计方法的未来工作及发展方向作了阐述。

在弹簧蓄能密封圈密封系统的二维轴对称有限元模型的基础上，模拟密封圈的装配过程和介质加压过程，分析密封系统的密封特性，提取表征密封特性的接触宽度、接触压力分布、峰值接触压力等物理量。通过分析PTFE材料的失效模型，建立弹簧蓄能PTFE密封圈静密封特性的准则，在此基础上分析表征密封特性的相关物理量在装配和介质加压过程中的变化趋势。再将模型反馈到设计中，分析压缩量对相关物理量的影响。得到结论：唇口峰值接触压力随着介质压力的施加呈增大趋势，并且都大于介质压力，这表明弹簧蓄能PTFE密封圈有很好的自密封特性；介质压力增大，接触宽度和线接触压随之增大。