本發(fā)明屬于金屬密封性檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬密封應(yīng)力松弛特性的分析與計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

金屬密封廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)期使用、低溫、高溫、高壓、高真空、輻射、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及強(qiáng)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(chǎng)合。對(duì)于長(zhǎng)期(數(shù)十年)服役的金屬密封，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)發(fā)生應(yīng)力松弛以及蠕變(高溫)等問題，可能引起密封失效。關(guān)于金屬密封長(zhǎng)期使用過程中密封性能的分析與驗(yàn)證問題，目前的理論和試驗(yàn)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(jī)理復(fù)雜，沒有相關(guān)成熟理論提供支撐；另一方面缺乏金屬密封應(yīng)力松弛相關(guān)設(shè)備，也鮮有相關(guān)試驗(yàn)開展情況的報(bào)道，其試驗(yàn)技術(shù)亟待發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是發(fā)明一種金屬密封應(yīng)力松弛特性的分析與計(jì)算方法，用于表征金屬密封的應(yīng)力松弛特性，能在應(yīng)力松弛試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定其應(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)方程的具體表達(dá)式，以分析和評(píng)價(jià)金屬密封長(zhǎng)期使用過程中的密封性能。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種金屬密封應(yīng)力松弛特性的分析與計(jì)算方法，具體包括如下步驟：

步驟1：采集數(shù)據(jù)；

步驟2.：處理數(shù)據(jù)；

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(yīng)力松弛加速試驗(yàn)裝置得到殘余接觸應(yīng)力隨時(shí)間變化的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

如上所述的步驟2，對(duì)金屬密封應(yīng)力松弛試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理：

通過金屬密封的應(yīng)力松弛試驗(yàn)得到了一組測(cè)量數(shù)據(jù)假設(shè)自變量的誤差可以忽略，令

式中，K為初始載荷系數(shù)；C為應(yīng)力松弛系數(shù)；為殘余接觸應(yīng)力；

D對(duì)K和C分別求一階偏導(dǎo)數(shù)為：

再求二階偏導(dǎo)數(shù)為：

可知滿足最小值條件，令一階偏導(dǎo)數(shù)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(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)方程；

金屬密封的應(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)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(yīng)力；

K(T)、C(T)—與材料、試驗(yàn)條件有關(guān)的常數(shù)；

把K和C的值代入上述動(dòng)力學(xué)方程，即得到金屬密封特定初始負(fù)荷和環(huán)境溫度下的應(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)方程，并繪出其應(yīng)力松弛曲線；從而分析得出金屬密封長(zhǎng)期使用過程中任何時(shí)間節(jié)點(diǎn)的密封性能是否滿足密封要求。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明包括采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和判斷密封性能是否滿足要求的步驟。本發(fā)明的金屬密封應(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)方程，能合理、全面地表征金屬密封的應(yīng)力松弛特性；本發(fā)明的金屬密封應(yīng)力松弛試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸處理方法，可有效處理金屬密封應(yīng)力松弛的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定應(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)方程的未知參數(shù)，并得到金屬密封試驗(yàn)狀態(tài)下的應(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)方程和應(yīng)力松弛曲線；在特定初始負(fù)荷和環(huán)境溫度金屬密封應(yīng)力松弛試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可利用上述分析與計(jì)算方法有效評(píng)價(jià)金屬密封長(zhǎng)期使用過程中的密封性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種金屬密封應(yīng)力松弛特性的分析與計(jì)算方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。

如圖1所示，一種金屬密封應(yīng)力松弛特性的分析與計(jì)算方法，具體包括如下步驟：

步驟1：采集數(shù)據(jù)。

采用金屬密封應(yīng)力松弛加速試驗(yàn)裝置得到殘余接觸應(yīng)力隨時(shí)間變化的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

步驟2.：處理數(shù)據(jù)。

對(duì)金屬密封應(yīng)力松弛試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理：

通過金屬密封的應(yīng)力松弛試驗(yàn)得到了一組測(cè)量數(shù)據(jù)假設(shè)自變量的誤差可以忽略，令

式中，K為初始載荷系數(shù)；C為應(yīng)力松弛系數(shù)；為殘余接觸應(yīng)力；

D對(duì)K和C分別求一階偏導(dǎo)數(shù)為：

再求二階偏導(dǎo)數(shù)為：

可知滿足最小值條件，令一階偏導(dǎo)數(shù)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(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)方程。

金屬密封的應(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)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(yīng)力；

K(T)、C(T)—與材料、試驗(yàn)條件有關(guān)的常數(shù)。

把K和C的值代入上述動(dòng)力學(xué)方程，即可得到金屬密封特定初始負(fù)荷和環(huán)境溫度下的應(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)方程，并繪出其應(yīng)力松弛曲線。從而可分析得出金屬密封長(zhǎng)期使用過程中任何時(shí)間節(jié)點(diǎn)的密封性能是否滿足密封要求。

上面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方法作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。