【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及密封件回彈性能預測，具體而言，涉及一種小尺寸o型金屬密封環回彈性能的預測方法。
技術介紹
1、o型金屬環密封技術廣泛應用于大型工程結構(如核反應堆)壓力容器的法蘭密封結構中。o型環密封位于上下法蘭之間，通過預裝配時對o型環樣品進行一定量的預壓縮，裝配完成后環樣品的回彈特性將產生持續的回彈力，實現對密封結構的長期穩定密封。例如，對于核反應堆的壓力容器，其內部存放物質帶有一定放射性物質，屬于一級安全設備，其安全性至關重要。長期穩定的密封性能，是避免容器內污染性物質外泄的重要保障。o型密封環的回彈性能參數是考驗密封可靠性的關鍵參數，主要表現為回彈比與壓縮比之間的對應關系，即確定直徑的環樣品在一定壓縮比下會產生多少的回彈量。
2、研究工作者對此展開了廣泛研究。蔡力勛(蔡力勛，葉裕明，左國.inconel?718合金o形環的高溫壓扁彈塑性行為[j].上海交通大學學報,2005,39(5):818-822.)等對inconel?718合金o形環回彈性能的影響因素做了細化的試驗測試研究；鄭連綱(鄭連綱,張麗屏,楊宇.反應堆壓力容器的密封分析技術[j].核動力工程,2009,30(3):4-6.)等對o型密封結構進行了三維耦合熱彈塑性接觸的數值模擬研究。
3、以上研究主要為基于試驗數據，或數值模擬分析結果，再回歸統計形成經驗公式。僅僅適用于小部分材料在小范圍的壓縮比內的回彈性能預測，不具有較好的普適性。對于工程應用不方便，且預測精度不高。
4、有鑒于此，特提出本申請。
1、現有技術存在的問題為現有o型密封見回彈性能的研究基于試驗數據或數值模擬分析結果，僅適用于小部分材料在小范圍的壓縮比內的回彈性能預測，不具有較好的普適性本專利技術提供一種小尺寸o型金屬密封環回彈性能的預測方法，結合有限元分析計算，建立了o型環樣品的回彈性能參數與加載的壓縮比之間的對應關系，并結合有限元分析，可有效獲取小尺寸o型環樣品的回彈性能參數，從而準確反映密封環樣品的密封性能優異，適用于大范圍的延性金屬材料。
2、本專利技術通過下述技術方案實現：
3、一種小尺寸o型金屬密封環回彈性能的預測方法，包括如下步驟：
4、s1，對o型環樣品的原材料進行標準單軸拉伸試驗，獲取原材料的單軸應力-應變關系曲線；
5、s2，利用hollomon模型公式對o型環原材料的單軸應力-應變關系曲線進行擬合；
6、s3，獲取o型環的三維尺寸，計算o型環壓縮比為λ時的壓縮位移h；
7、s4，建立了壓縮位移h與壓縮回彈力f的對應關系，得到壓縮比為λ時對應的壓縮回彈力fm；
8、s5，獲取在壓縮回彈力為fm處卸載對應卸載斜率se，計算得到對應的回彈量he；
9、s6，利用s5計算得到的回彈量he，計算得到壓縮比為λ時對應的回彈比h。
10、在某一具體實施方式中，步驟s2中，利用hollomon模型公式對o型環原材料的單軸應力σ-應變ε關系曲線進行擬合，獲取hollomon模型參數彈性模量e、名義屈服強度σy、應變硬化指數n；
11、其中，
12、在某一具體實施方式中，步驟s3中，所述三維尺寸包括o型環的外徑d、厚度t和寬度l；
13、已知對o型環的壓縮比為λ，對應的壓縮位移h由下式計算得到；
14、h＝dλ式(2)。
15、在某一具體實施方式中，步驟s4中，fm的計算公式如下：
16、
17、式中，取有效長度h*＝d，有效面積為a*，π為圓周率；k1、k2、k3、k4為通過數值分析計算的標定參數。
18、在某一具體實施方式中，步驟s5中，回彈量he的計算公式如下：
19、
20、式中，k5為通過數值分析計算的標定參數。
21、在某一具體實施方式中，步驟s5中，壓縮比為λ時對應的回彈比h的計算公式如下：
22、
23、在某一具體實施方式中，步驟s4中，標定參數k1、k2、k3、k4的計算方法如下：
24、(1)建立有限元分析模型，模型尺寸為外徑d，厚度，寬度l，進行網格劃分和類型選擇，對模型金屬壓縮加卸載模擬分析；
25、(2)使用hollomon模型作為材料性能參數輸入，設置彈性模量e，名義抗拉強度σy，5個應變硬化指數n，對應多種材料，有限元可計算后，提取加卸載過程的載荷、位移數據；
26、(3)將提取加載段的載荷-位移曲線按照下式作無量綱化處理，再使用冪率函數擬合無量綱化處理后載荷-位移曲線的彈塑性段，得到系列對應的系數ci和mi(i＝1、2、3、4、5)；
27、
28、(4)將(3)中得到的ci，mi(i＝1、2、3、4、5)，按照下式進行擬合，即可標定獲取參數k1、k2、k3、k4；
29、
30、在某一具體實施方式中，步驟s5中，標定參數k5的計算方法如下：
31、使用線性函數擬合載荷-位移曲線的卸載直線段，得到對應的卸載斜率se；
32、f＝seh????????????????????????式(8)；
33、將擬合得到的se代入下式中，即可計算得到參數k5
34、
35、在某一具體實施方式中，所述o型金屬密封環的材料為屈服強度100mpa～1000mpa大范圍延續金屬材料。
36、在某一具體實施方式中，提取載荷-位移曲線中卸載后的殘余位移hr，通過壓縮總位移減去殘余位移，計算得到真實的回彈量he'，計算得到真實的回彈比ht，用于后續與預測結果對比，計算公式如下：
37、
38、本專利技術與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：
39、1、本專利技術實施例提供的一種小尺寸o型金屬密封環回彈性能的預測方法，結合有限元分析計算，建立了o型環樣品的回彈性能參數(回彈比)與加載的壓縮比之間的對應關系，并結合有限元分析，可有效獲取小尺寸o型環樣品的回彈性能參數，從而準確反映密封環樣品的密封性能優異，適用于大范圍的延性金屬材料；
40、2、本專利技術實施例提供的一種小尺寸o型金屬密封環回彈性能的預測方法，將理論公式與數值分析相結合，無需試驗測試或數值分析計算，通過給定的材料性能參數、樣品尺寸和給定的壓縮比，直接利用提供的公式及參數，即可簡便有效計算獲取環樣品在指定壓縮量下對應的回彈量；
41、3、本專利技術實施例提供的一種小尺寸o型金屬密封環回彈性能的預測方法，給出了工程中環樣品部件回彈性能的預測公式及參數，無需試驗測試，降低了測試成本，預測結果準確可靠，對于工程中存在的小尺寸o型環結構或管道結構等，具有較大工程應用價值。
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1.一種小尺寸O型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種小尺寸O型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，步驟S2中，利用Hollomon模型公式對O型環原材料的單軸應力σ-應變ε關系曲線進行擬合，獲取Hollomon模型參數彈性模量E、名義屈服強度σy、應變硬化指數n；
3.根據權利要求2所述的一種小尺寸O型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，步驟S3中，所述三維尺寸包括O型環的外徑D、厚度t和寬度L；
4.根據權利要求3所述的一種小尺寸O型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，步驟S4中，Fm的計算公式如下：
5.根據權利要求4所述的一種小尺寸O型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，步驟S5中，回彈量he的計算公式如下：
6.根據權利要求5所述的一種小尺寸O型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，步驟S5中，壓縮比為λ時對應的回彈比H的計算公式如下：
7.根據權利要求6所述的一種小尺寸O型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，步驟S
8.根據權利要求6所述的一種小尺寸O型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，步驟S5中，標定參數k5的計算方法如下：
9.根據權利要求1所述的一種小尺寸O型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，所述O型金屬密封環的材料為屈服強度100MPa～1000MPa的延續金屬材料。
10.根據權利要求7所述的一種小尺寸O型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，提取載荷-位移曲線中卸載后的殘余位移hr，通過壓縮總位移減去殘余位移，計算得到真實的回彈量he'，計算得到真實的回彈比Ht，用于后續與預測結果對比，計算公式如下：
...【技術特征摘要】
1.一種小尺寸o型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種小尺寸o型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，步驟s2中，利用hollomon模型公式對o型環原材料的單軸應力σ-應變ε關系曲線進行擬合，獲取hollomon模型參數彈性模量e、名義屈服強度σy、應變硬化指數n；
3.根據權利要求2所述的一種小尺寸o型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，步驟s3中，所述三維尺寸包括o型環的外徑d、厚度t和寬度l；
4.根據權利要求3所述的一種小尺寸o型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，步驟s4中，fm的計算公式如下：
5.根據權利要求4所述的一種小尺寸o型金屬密封環回彈性能的預測方法，其特征在于，步驟s5中，回彈量he的計算公式如下：
6.根據權利要求5所述的一種小尺寸o型金屬密封...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張志杰，鄭鵬飛，錢偉，鄒易忱，趙寅舒，張歸航，張明，
申請(專利權)人：核工業西南物理研究院，
類型：發明
國別省市：
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