[发明专利]一种基于威布尔分布的橡胶圈可靠寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种基于威布尔分布的橡胶圈可靠寿命预测方法，其包括以下步骤：S1、通过摸底试验确定橡胶圈样本的压缩永久变形率ε_ik的平均增长速率λ_i，进而确定橡胶圈样本退化试验方案的试验时间t；S2、根据橡胶圈样本退化试验，得到橡胶圈样本的轴向初始厚度H₀、各检测时间点橡胶圈样本的轴向厚度H_ijk和各个试验过程中的压缩永久变形率ε_ijk；S3、根据各个试验过程中的压缩永久变形率ε_ijk，利用橡胶老化公式和基于威布尔分布的加速模型预测橡胶圈寿命并分析橡胶圈的可靠性。本发明相较传统的橡胶寿命预测方法得到单一寿命预测值，利用寿命分布函数得到了可靠寿命，使评估结果具有更高的可信性。

技术领域

本发明涉及橡胶圈可靠性研究领域，具体涉及一种基于威布尔分布的橡胶圈可靠寿命预测方法。

背景技术

橡胶圈由于其优异的密封性能和较低的成本在密封行业得到了广泛应用。但是橡胶材料容易老化，从而影响其密封性能。著名的“挑战者”号航天飞机爆炸事故就是由于O型密封圈失效引起的。因此橡胶圈的可靠性评估和寿命预测对工程应用具有十分重要的意义。传统的橡胶圈寿命预测方法只是将各温度水平下测得样本老化性能参数进行了平均处理，没有考虑产品的分布特征，导致预测的精度不高，同时由于没有引入统计分布，这种方法也没有将橡胶密封圈的寿命与可靠性结合起来，预测的结果仅仅是一个寿命值，没有体现产品的可靠性特征。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于威布尔分布的橡胶圈可靠寿命预测方法不仅预测了寿命，还分析了橡胶圈的可靠性。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于威布尔分布的橡胶圈可靠寿命预测方法，其包括以下步骤：

S1、通过摸底试验确定橡胶圈样本的压缩永久变形率ε_ik的平均增长速率λ_i，进而确定橡胶圈样本退化试验方案的试验时间t；

S2、根据橡胶圈样本退化试验的试验时间t进行橡胶圈样本退化试验，得到橡胶圈样本的轴向初始厚度H₀、各检测时间点橡胶圈样本的轴向厚度H_ijk和各个试验过程中的压缩永久变形率ε_ijk；

S3、根据各个试验过程中的压缩永久变形率ε_ijk，利用橡胶老化公式和基于威布尔分布的加速模型预测橡胶圈的可靠寿命。

进一步地，通过摸底实验确定橡胶圈样本的压缩永久变形率ε_ik的平均增长速率λ_i，进而确定橡胶圈样本退化试验的试验时间t的方法包括：

S1-1、在室温下将橡胶圈样本装入夹具进行变形压缩至少24小时，取出橡胶圈样本并在静置至少一小时后，测量橡胶圈样本至少四个不同地方的轴向厚度，取其平均值作为摸底试验橡胶圈样本的轴向初始厚度h₀；

S1-2、将该橡胶圈样本再次装入夹具中静置至少半小时后放入老化试验箱中进行温度应力水平试验，在检测时间点取出橡胶圈样本并在室温下静置至少一小时，测量橡胶圈样本至少四个不同地方的轴向厚度，取其平均值作为摸底试验橡胶圈样本的检测时间点橡胶圈样本的轴向厚度h₁；

S1-3、改变摸底实验中的温度应力水平并重复步骤S1-2，根据公式得到多个橡胶圈样本在试验过程中的变形率ε_ik，进而得到各个温度应力水平压缩永久变形率的平均增长速率λ_i；其中H_x表示限制器的高度；

S1-4、根据公式