[發明專利]一種橡膠密封壽命評估方法

有效

• 申請號: 202110565554.6
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113295400B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 王莉娜;史紀軍;孫偉;張海峰;綦磊;周雪茜
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01M13/005
• 分類號: G01M13/005;G01N33/44
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 郭棟梁

本申請提供一種橡膠密封壽命評估方法，包括以下步驟：測試橡膠材料老化試驗前后的壓縮永久變形率，并獲得關于應力?應變曲線的材料老化試驗數據；將材料老化試驗數據代入密封系統有限元模型，獲得橡膠產品的接觸壓力與密封寬度隨時間變化關系；獲取密封界面表面微觀形貌圖像；以接觸壓力與密封寬度隨時間變化關系以及密封界面的表面微觀形貌圖像，構建密封界面的微觀泄漏通道；以微觀泄漏通道的幾何尺寸判定微觀泄漏通道中泄漏流體的流態；計算橡膠產品在流態狀態下的泄漏率，預測橡膠密封壽命。本申請的有益效果是：通過以上各步驟可實現對橡膠密封泄漏性能的定量分析，獲得橡膠密封泄漏率隨時間增長的劣化規律，對橡膠密封壽命進行科學預測。

技術領域

本公開涉及密封裝置壽命預測技術領域，具體涉及一種橡膠密封壽命評估方法。

背景技術

包括空間站在內的軌道航天器由于其運行和工作在宇宙真空中，航天器的工作艙是完全密封的，因此對漏氣率有嚴格限制。如果航天器工作艙不僅會影響艙內設備的正常工作，還會由于漏氣產生的氣動力造成航天器運動軌道和姿態的改變。對于載人航天飛行而言，漏氣率的控制更為重要，因密封不嚴造成氣體泄漏對宇航員的生存有嚴重影響。航天器的地面測試和發射設備的真空設備密封同樣十分重要，其氣密性和真空度也影響到航天測試發射工作的順利進行。

對有長期貯存或在軌服役要求的航天器系統而言，其中的橡膠密封裝置是影響其性能的薄弱環節。即密封裝置性能的優劣及其可靠性均會對航天器系統的性能及其壽命產生重要的影響。因此，有必要開展長期在軌服役條件下橡膠密封性能劣化規律研究。

目前，對有長期在軌服役要求的航天器系統而言，若出現密封結構失效喪失密封性能的狀況時，以目前現有技術尚且無法實現在軌更換密封裝置，而橡膠材料本體老化是造成橡膠密封性能下降的主要原因之一?，F有技術中有關長服役期橡膠密封性能劣化規律的研究僅限于定性地分析橡膠密封接觸面間的接觸壓力及接觸面積，而未涉及橡膠密封泄漏率計算方面的定量研究，這勢必會對橡膠密封壽命評估精度產生較大的影響。

發明內容

本申請的目的是針對以上問題，提供一種橡膠密封壽命評估方法。

第一方面，本申請提供一種橡膠密封壽命評估方法，包括以下步驟：

測試橡膠材料老化試驗前后的壓縮永久變形率，并獲得關于橡膠材料應力-應變曲線與溫度及時間關系的材料老化試驗數據；

將材料老化試驗數據代入密封系統有限元模型，獲得橡膠產品與密封界面接觸時接觸壓力與密封寬度隨時間的變化關系；

獲取與橡膠產品接觸的密封界面的表面微觀形貌圖像；

以接觸壓力與密封寬度隨時間的變化關系以及密封界面的表面微觀形貌圖像，構建密封界面的微觀泄漏通道；

以微觀泄漏通道的幾何尺寸判定微觀泄漏通道中泄漏流體的流態；

計算橡膠產品在流態狀態下的泄漏率，預測橡膠密封壽命。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述構建微觀泄漏通道，具體包括以下步驟：

以接觸壓力與密封寬度隨時間的變化關系以及密封界面的表面微觀形貌圖像，構建初步微觀泄漏通道；

開展橡膠產品泄漏測試試驗，修正初步微觀泄漏通道得到修正微觀泄漏通道。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述以微觀泄漏通道的幾何尺寸判定微觀泄漏通道中泄漏流體的流態，具體包括：以修正微觀泄漏通道的幾何尺寸判定微觀泄漏通道中泄漏流體的流態。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述預測橡膠密封壽命，具體包括以下步驟：

將泄漏率與橡膠產品服役年限擬合，建立泄漏率劣化規律計算公式；

推演計算泄漏率劣化規律計算公式，得到橡膠密封的預測壽命。