發(fā)布時(shí)間：2024-05-23 00:11

　　當(dāng)環(huán)境氣體快速減壓時(shí),溶解于橡膠內(nèi)部的氣體無法快速析出而膨脹,使橡膠鼓包甚至破裂,導(dǎo)致密封失效。針對(duì)該問題,國內(nèi)缺乏相關(guān)分析方法和模型。為此,提出了一種基于原始空穴缺陷的空心球物理模型,在考慮空心球空腔內(nèi)氣體膨脹導(dǎo)致空心球機(jī)械變形的基礎(chǔ)上,耦合計(jì)算由橡膠基體溶解氣體擴(kuò)散導(dǎo)致的空心球空腔氣體壓力變化,從而計(jì)算得到空心球內(nèi)壁應(yīng)變隨時(shí)間的變化值,并判斷其是否達(dá)到破裂界限�；谠撃Ｐ�,利用Abaqus建模+Python編程,針對(duì)井下封隔器在用NBR材質(zhì)O形圈,開展了不同壓力、泄壓速度及缺陷位置等因素對(duì)最大名義應(yīng)變的影響分析。分析結(jié)果表明,隨著壓力、泄壓速度及缺陷深度的增加,應(yīng)變?cè)龃?快速減壓時(shí)失效更易發(fā)生,這與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果相一致。該物理模型及有限元分析模型的建立為高壓、高含氣工況橡膠密封件的優(yōu)選和安全性評(píng)估提供了有效手段。

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1塊狀試樣橡膠鼓包及破裂照片

當(dāng)外界壓力突然降低時(shí)，溶解在橡膠內(nèi)部的氣體無法及時(shí)從橡膠基體中滲出，從而在橡膠內(nèi)部膨脹，導(dǎo)致橡膠鼓包甚至破裂。圖1為塊狀試樣橡膠鼓包及破裂照片。1.2模型建立

圖2橡膠試樣電鏡掃描照片

對(duì)在用NBR材質(zhì)橡膠截面進(jìn)行電鏡掃描，如圖2所示，可以看到有大量的空穴缺陷。這些空穴的存在，為鄰近橡膠基體內(nèi)氣體擴(kuò)散和滲透提供了氣體來源或成為目的地。在快速減壓過程中，這些空穴首先膨脹、破裂，形成最初的小裂紋，相互貫通后形成大裂紋，從而引起整個(gè)橡膠密封件失效。實(shí)際觀測(cè)到的空穴缺陷....

圖3空心球模型

雖然掃描電鏡檢測(cè)顯示橡膠基體中有大量的微空穴缺陷，在減壓過程中這些空穴缺陷膨脹破裂并有可能聚合形成大氣泡或裂縫，但本文只針對(duì)單個(gè)空穴缺陷開展研究，重點(diǎn)描述原始微觀空穴破裂前的形態(tài)變化過程及機(jī)理，并給出破裂失效的臨界點(diǎn)。在外半徑R=5.3mm的O形圈內(nèi)部取一半徑Rin=5μm的空....

圖4空腔膨脹破裂時(shí)不同壁厚空心球外表面位移

空心球半徑Rex相對(duì)于空穴要足夠大，以保障在模擬分析時(shí)，空心球內(nèi)腔膨脹不影響外表面或?qū)ν獗砻娴挠绊懽銐蛐　，F(xiàn)有橡膠材料單軸拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，其斷裂時(shí)伸長率即最大名義應(yīng)變?yōu)?.65。計(jì)算不同壁厚下空心球內(nèi)表面變形達(dá)到最大名義應(yīng)變時(shí)外表面對(duì)應(yīng)的位移表明，隨著壁厚的增大，外表面位移減小....

本文編號(hào)：3980730