1、 維普資訊 年 月 固體 火箭技術 第 卷 密封圈失效。所 以， 最大接觸壓應力是 失效 準則和失 結 論 效判據的首要條件 ， 即保證密封滿足 ： （） 通過有限元計算可知 ， 在橡膠“ ” 形密封圈和 上下法蘭接觸的中心位置產生最大的接觸壓應力 ； 在 其 中， 接觸應力由邊界條件決定 ， 這與預壓縮應力 密封槽槽 口的轉角位置產生最大的剪切應力。 和發動機的工作內壓有關。可表示成 ： （） 分析 了上 下 法 蘭張 開 間 隙 、 始壓 縮 率 、 封 初 密 槽槽 倒角半徑和溝槽寬度等典型參數對密封性能的 是工作應力和接觸應力 的線性 比例 ， 取決 于泊 影響。有限元計算結果表 明，

2、 上下法蘭張開 間隙和密 松 比 。 ， 。 一般 與橡膠材料 、 截面形狀 、 壓縮 封圈的初始壓縮率對最大接觸壓 應力 的影響較大 ， 而 量和內壓有關 ， 可寫成 ： （， ） 占 合并 式 （ ）一式 （ ） ： 得 占 ） 。 一 （ ， （ ） （） （ ） （） （） 十印 （） 密封槽槽 口處倒角半徑對剪切應力影響明顯。綜合考 （） 慮各 因素町優化密封結構設計 ， 如所用密封模 型可選 取 ， ， ， ： ，： 作為設計結構參數。 通過計算和實驗得到系數， 由式（ ） 可得滿足 密 （） 通過 密封結 構的三維有 限元分析 ， 出密封 提 封的最小初始壓縮率 。利用計算結果繪

3、 出該發動機的 結構 的擬 三維 模 型 ， 并進 行對 比分 析 ， 成 了二 維軸 對 完 最大接觸應力與內壓的關系曲線 （ ） 圖 。從圖 可 稱模 型 的 維 修正 ： 最小 間 隙作 為設 計 間 隙時 ， 采用 可 知， 該型號發動機的 。 曲線 采用二維軸對稱模型進行 固體火箭 發動機密封結構設 。 ， ： ， 上每點都滿足式 （ ） 。 計。 （） 在結構參數 分析的基礎上 ， 對失效模式 和失 效 準則進 行 了討 論 ， 出 了最 大 接觸 應 力 和 剪 切應 力 給 失效 準則 。 （） 建立了“ ” 形圈密封結構的有限元設計框架 ， 但對考慮溫度和時間效應的松 弛、

4、蠕變 和回彈等問題 的深 入研 究 尚未包 含 ， 還需 進行 后續研 究 。 參考 文獻 ： ， ， ， ： 圖 “ 形圈最大接觸應力與內壓關系 曲線 ” 。 “ ” 陳汝訓 固體 發動 機 的密 封 問題 強 度與環境 ， ， （） ： 左正興 ， 日東 柴 油機橡膠 密封 圈的有 限元 分析 廖 （） 剪切應 力準則 內燃機工程 。 （ ） ， ： 任全彬 膠 形 圈的變 形及 應力分 析 航 空動力學 橡 報 ， （ ） ， ： ， 用有限元計算得到在密封槽槽 口轉角處剪切應力 最大， 且此應力為 數量級。如果該 應力超過橡膠 材料剪切強度時， 則密封圈在此位置被撕裂 ， 甚至可能 會被剪斷， 造成密封圈失效。實際固體 火箭發動機做 靜 水壓 力實驗 時 ， 工作 壓力 狀 況 下 密 封 槽槽 口轉 角 在 處產生 一道很 深 的 溝槽 。所 以 ， 剪 切應 力引起 的 密 對 【 ， ： 封失效也要著重考慮 。 保證密封下的剪切應力滿足 ： 式中 應力 ； 。為橡膠 材料 的許 用抗 剪強 度 。 ， （） 為橡膠 “ 形 密 封 圈在 工況 下