通过有限元模型,分析O形圈在往复密封中的密封性能和影响其动态密封特性的因素。分析发现,在往复动密封中,O形圈的内应力随时间波动,相比静密封交变应力下更易失效;最大的O形圈主接触面接触应力随速度增加无线性变化;预压缩比和摩擦系数对内行程密封性能影响很大,但对外行程密封性能影响较小。基于此,研究O形圈的动密封特性在石油机械中的应用,研发出优化性能的设计策略。

鉴于形状不规则及材料分布复杂的功能梯度材料零件,难以寻找合适的材料分布函数描述材料体积分数与几何形状之间的映射关系;几何空间与材料空间割裂增加了零件设计建模难度,阻碍了模型在后续设计、分析和制造中的传递。提出考虑制备工艺的功能梯度材料建模思想。定义了零件几何与材料信息载体,采用参数化的非均匀有理B样条实现了几何材料耦合表示;从功能梯度材料零件制备工艺中挖掘出能用于设计建模的物理原理,建立了以泊松方程为数学模型的材料分布函数,将设计建模转化为一般偏微分方程边值问题;结合等几何分析法对模型进行求解,实现了几何空间与材料空间的整体表达。通过实例证明了所提方法的有效性和可行性。