[发明专利]一种橡胶密封寿命评估方法

说明书

本申请提供一种橡胶密封寿命评估方法，包括以下步骤：测试橡胶材料老化试验前后的压缩永久变形率，并获得关于应力‑应变曲线的材料老化试验数据；将材料老化试验数据代入密封系统有限元模型，获得橡胶产品的接触压力与密封宽度随时间变化关系；获取密封界面表面微观形貌图像；以接触压力与密封宽度随时间变化关系以及密封界面的表面微观形貌图像，构建密封界面的微观泄漏通道；以微观泄漏通道的几何尺寸判定微观泄漏通道中泄漏流体的流态；计算橡胶产品在流态状态下的泄漏率，预测橡胶密封寿命。本申请的有益效果是：通过以上各步骤可实现对橡胶密封泄漏性能的定量分析，获得橡胶密封泄漏率随时间增长的劣化规律，对橡胶密封寿命进行科学预测。

技术领域

本公开涉及密封装置寿命预测技术领域，具体涉及一种橡胶密封寿命评估方法。

背景技术

包括空间站在内的轨道航天器由于其运行和工作在宇宙真空中，航天器的工作舱是完全密封的，因此对漏气率有严格限制。如果航天器工作舱不仅会影响舱内设备的正常工作，还会由于漏气产生的气动力造成航天器运动轨道和姿态的改变。对于载人航天飞行而言，漏气率的控制更为重要，因密封不严造成气体泄漏对宇航员的生存有严重影响。航天器的地面测试和发射设备的真空设备密封同样十分重要，其气密性和真空度也影响到航天测试发射工作的顺利进行。

对有长期贮存或在轨服役要求的航天器系统而言，其中的橡胶密封装置是影响其性能的薄弱环节。即密封装置性能的优劣及其可靠性均会对航天器系统的性能及其寿命产生重要的影响。因此，有必要开展长期在轨服役条件下橡胶密封性能劣化规律研究。

目前，对有长期在轨服役要求的航天器系统而言，若出现密封结构失效丧失密封性能的状况时，以目前现有技术尚且无法实现在轨更换密封装置，而橡胶材料本体老化是造成橡胶密封性能下降的主要原因之一。现有技术中有关长服役期橡胶密封性能劣化规律的研究仅限于定性地分析橡胶密封接触面间的接触压力及接触面积，而未涉及橡胶密封泄漏率计算方面的定量研究，这势必会对橡胶密封寿命评估精度产生较大的影响。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供一种橡胶密封寿命评估方法。

第一方面，本申请提供一种橡胶密封寿命评估方法，包括以下步骤：

测试橡胶材料老化试验前后的压缩永久变形率，并获得关于橡胶材料应力-应变曲线与温度及时间关系的材料老化试验数据；

将材料老化试验数据代入密封系统有限元模型，获得橡胶产品与密封界面接触时接触压力与密封宽度随时间的变化关系；

获取与橡胶产品接触的密封界面的表面微观形貌图像；

以接触压力与密封宽度随时间的变化关系以及密封界面的表面微观形貌图像，构建密封界面的微观泄漏通道；

以微观泄漏通道的几何尺寸判定微观泄漏通道中泄漏流体的流态；

计算橡胶产品在流态状态下的泄漏率，预测橡胶密封寿命。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述构建微观泄漏通道，具体包括以下步骤：

以接触压力与密封宽度随时间的变化关系以及密封界面的表面微观形貌图像，构建初步微观泄漏通道；

开展橡胶产品泄漏测试试验，修正初步微观泄漏通道得到修正微观泄漏通道。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述以微观泄漏通道的几何尺寸判定微观泄漏通道中泄漏流体的流态，具体包括：以修正微观泄漏通道的几何尺寸判定微观泄漏通道中泄漏流体的流态。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述预测橡胶密封寿命，具体包括以下步骤：

将泄漏率与橡胶产品服役年限拟合，建立泄漏率劣化规律计算公式；

推演计算泄漏率劣化规律计算公式，得到橡胶密封的预测寿命。