复合材料密封环局部高温热带生成的有限元建模与影响因素

来源：机械工程学报杂志2017年第23期北京时间：

作者：宫燃, 车华军, 张鹤, 徐宜

单位：1. 江苏大学汽车与交通工程学院 镇江 212013;2. 中国北方车辆研究所 北京 100072

摘要：结合密封环的工作特点和结构形式，提出密封环在接触过程中局部高温热带生成的模拟方法。基于伽辽金有限元算法，构建密封系统的热传导、热流密度、温度场扰动等非均匀特性的物理模型，及其各物理场之间的耦合关系，将密封环局部高温热带的热不稳定问题转化为矩阵行列式，并进行求解，可以获得在不同的摩擦条件下，发生局部高温热带的临界速度值。同时，模拟计算获得了临界速度与摩擦因数、弹性模量、导热系数、热膨胀系数和密封环尺寸的关系曲线。除导热系数外，其余几个因素对生成高温热带的临界速度影响较大。利用密封系统试验台进行结果分析和模型验证，在高温热带的临界速度方面，试验结果与模拟计算保持一致。通过扫描电子显微镜进行密封表面形貌分析，在试验速度高于临界速度的条件下进行试验后，密封表面出现明显的带状磨痕，与高温热带特征有较高的吻合度，表明有限元离散模型在密封热不稳定研究方面的适用性。

关键词：高温热带,临界速度,密封环,有限元；

基金资助：国家自然科学基金（51675238）、中国博士后科学基金（2017M610301）、江苏省“六大人才高峰”高层次人才（2014-JXQC-005）和江苏大学科技项目青年扶持基金（FCJJ005）资助项目。