一種金屬密封應力松弛特性的分析與計算方法與流程

本發明屬于金屬密封性檢測技術領域，具體涉及一種金屬密封應力松弛特性的分析與計算方法。

背景技術：

金屬密封廣泛應用于長期使用、低溫、高溫、高壓、高真空、輻射、強酸、強堿及強腐蝕等工作條件惡劣、密封要求高、其它密封形式難以滿足要求的場合。對于長期(數十年)服役的金屬密封，隨著使用時間的延長會發生應力松弛以及蠕變(高溫)等問題，可能引起密封失效。關于金屬密封長期使用過程中密封性能的分析與驗證問題，目前的理論和試驗研究均缺乏有效的解決方案，一方面密封性能的影響因素較多且密封機理復雜，沒有相關成熟理論提供支撐；另一方面缺乏金屬密封應力松弛相關設備，也鮮有相關試驗開展情況的報道，其試驗技術亟待發展。

技術實現要素：

本發明的目的是發明一種金屬密封應力松弛特性的分析與計算方法，用于表征金屬密封的應力松弛特性，能在應力松弛試驗的基礎上，確定其應力松弛動力學方程的具體表達式，以分析和評價金屬密封長期使用過程中的密封性能。

本發明是這樣實現的：

一種金屬密封應力松弛特性的分析與計算方法，具體包括如下步驟：

步驟1：采集數據；

步驟2.：處理數據；

步驟3：判斷密封性能是否滿足要求；。

如上所述的步驟1，采用金屬密封應力松弛加速試驗裝置得到殘余接觸應力隨時間變化的試驗數據

如上所述的步驟2，對金屬密封應力松弛試驗數據進行回歸處理：

通過金屬密封的應力松弛試驗得到了一組測量數據假設自變量的誤差可以忽略，令

式中，K為初始載荷系數；C為應力松弛系數；為殘余接觸應力；

D對K和C分別求一階偏導數為：

再求二階偏導數為：

可知滿足最小值條件，令一階偏導數為零，有：

引入平均值：

則：

解得：

如上所述的步驟3，建立金屬密封的應力松弛動力學方程；

金屬密封的應力松弛動力學方程為：

Y_2R(T,t)＝K(T)-C(T)(log₁₀^(t)) (4)

式中Y_2R(T,t)—剩余接觸應力；

K(T)、C(T)—與材料、試驗條件有關的常數；

把K和C的值代入上述動力學方程，即得到金屬密封特定初始負荷和環境溫度下的應力松弛動力學方程，并繪出其應力松弛曲線；從而分析得出金屬密封長期使用過程中任何時間節點的密封性能是否滿足密封要求。

本發明的有益效果是：

本發明包括采集數據、處理數據和判斷密封性能是否滿足要求的步驟。本發明的金屬密封應力松弛動力學方程，能合理、全面地表征金屬密封的應力松弛特性；本發明的金屬密封應力松弛試驗數據的回歸處理方法，可有效處理金屬密封應力松弛的試驗數據，確定應力松弛動力學方程的未知參數，并得到金屬密封試驗狀態下的應力松弛動力學方程和應力松弛曲線；在特定初始負荷和環境溫度金屬密封應力松弛試驗的基礎上，可利用上述分析與計算方法有效評價金屬密封長期使用過程中的密封性能。

附圖說明

圖1是本發明的一種金屬密封應力松弛特性的分析與計算方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步描述。

如圖1所示，一種金屬密封應力松弛特性的分析與計算方法，具體包括如下步驟：

步驟1：采集數據。

采用金屬密封應力松弛加速試驗裝置得到殘余接觸應力隨時間變化的試驗數據

步驟2.：處理數據。

對金屬密封應力松弛試驗數據進行回歸處理：

通過金屬密封的應力松弛試驗得到了一組測量數據假設自變量的誤差可以忽略，令

式中，K為初始載荷系數；C為應力松弛系數；為殘余接觸應力；

D對K和C分別求一階偏導數為：

再求二階偏導數為：

可知滿足最小值條件，令一階偏導數為零，有：

引入平均值：

則：

解得：

步驟3：判斷密封性能是否滿足要求。

建立金屬密封的應力松弛動力學方程。

金屬密封的應力松弛動力學方程為：

Y_2R(T,t)＝K(T)-C(T)(log₁₀^(t)) (4)

式中Y_2R(T,t)—剩余接觸應力；

K(T)、C(T)—與材料、試驗條件有關的常數。

把K和C的值代入上述動力學方程，即可得到金屬密封特定初始負荷和環境溫度下的應力松弛動力學方程，并繪出其應力松弛曲線。從而可分析得出金屬密封長期使用過程中任何時間節點的密封性能是否滿足密封要求。

上面結合實施例對本發明的實施方法作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。本發明說明書中未作詳細描述的內容均可以采用現有技術。