[发明专利]一种金属密封应力松弛特性的分析与计算方法

说明书

技术领域

本发明属于金属密封性检测技术领域，具体涉及一种金属密封应力松弛特性的分析与计算方法。

背景技术

金属密封广泛应用于长期使用、低温、高温、高压、高真空、辐射、强酸、强碱及强腐蚀等工作条件恶劣、密封要求高、其它密封形式难以满足要求的场合。对于长期(数十年)服役的金属密封，随着使用时间的延长会发生应力松弛以及蠕变(高温)等问题，可能引起密封失效。关于金属密封长期使用过程中密封性能的分析与验证问题，目前的理论和试验研究均缺乏有效的解决方案，一方面密封性能的影响因素较多且密封机理复杂，没有相关成熟理论提供支撑；另一方面缺乏金属密封应力松弛相关设备，也鲜有相关试验开展情况的报道，其试验技术亟待发展。

发明内容

本发明的目的是发明一种金属密封应力松弛特性的分析与计算方法，用于表征金属密封的应力松弛特性，能在应力松弛试验的基础上，确定其应力松弛动力学方程的具体表达式，以分析和评价金属密封长期使用过程中的密封性能。

本发明是这样实现的：

一种金属密封应力松弛特性的分析与计算方法，具体包括如下步骤：

步骤1：采集数据；

步骤2.：处理数据；

步骤3：判断密封性能是否满足要求；。

如上所述的步骤1，采用金属密封应力松弛加速试验装置得到残余接触应力随时间变化的试验数据

如上所述的步骤2，对金属密封应力松弛试验数据进行回归处理：

通过金属密封的应力松弛试验得到了一组测量数据假设自变量的误差可以忽略，令

式中，K为初始载荷系数；C为应力松弛系数；为残余接触应力；

D对K和C分别求一阶偏导数为：

再求二阶偏导数为：

可知满足最小值条件，令一阶偏导数为零，有：

引入平均值：

则：

解得：

如上所述的步骤3，建立金属密封的应力松弛动力学方程；

金属密封的应力松弛动力学方程为：

Y_2R(T,t)＝K(T)-C(T)(log₁₀^(t)) (4)

式中Y_2R(T,t)—剩余接触应力；

K(T)、C(T)—与材料、试验条件有关的常数；

把K和C的值代入上述动力学方程，即得到金属密封特定初始负荷和环境温度下的应力松弛动力学方程，并绘出其应力松弛曲线；从而分析得出金属密封长期使用过程中任何时间节点的密封性能是否满足密封要求。

本发明的有益效果是：

本发明包括采集数据、处理数据和判断密封性能是否满足要求的步骤。本发明的金属密封应力松弛动力学方程，能合理、全面地表征金属密封的应力松弛特性；本发明的金属密封应力松弛试验数据的回归处理方法，可有效处理金属密封应力松弛的试验数据，确定应力松弛动力学方程的未知参数，并得到金属密封试验状态下的应力松弛动力学方程和应力松弛曲线；在特定初始负荷和环境温度金属密封应力松弛试验的基础上，可利用上述分析与计算方法有效评价金属密封长期使用过程中的密封性能。

附图说明

图1是本发明的一种金属密封应力松弛特性的分析与计算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

如图1所示，一种金属密封应力松弛特性的分析与计算方法，具体包括如下步骤：

步骤1：采集数据。

采用金属密封应力松弛加速试验装置得到残余接触应力随时间变化的试验数据

步骤2.：处理数据。

对金属密封应力松弛试验数据进行回归处理：

通过金属密封的应力松弛试验得到了一组测量数据假设自变量的误差可以忽略，令

式中，K为初始载荷系数；C为应力松弛系数；为残余接触应力；

D对K和C分别求一阶偏导数为：

再求二阶偏导数为：

可知满足最小值条件，令一阶偏导数为零，有：

引入平均值：