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(wú)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(wèn)題,國(guó)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�；�于該模型,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(kāi)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。

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【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(wú)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(lái)源或成為目的地。在快速減壓過(guò)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(guò)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(kāi)展研究，重點(diǎn)描述原始微觀空穴破裂前的形態(tài)變化過(guò)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(zhǎng)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