[发明专利]一种复杂空间环境效应的橡胶密封泄漏率预测方法

权利要求书

1.一种复杂空间环境效应的橡胶密封泄漏率预测方法，其特征在于包括步骤如下：

(1)分别测试得到单因素和多因素复杂空间环境效应下橡胶密封材料的应力-应变本构关系、热膨胀系数和渗透系数，以及单因素和多因素复杂空间环境效应下橡胶密封材料接触的金属材料表面微观形貌；

(2)构建橡胶密封材料本体渗漏模型，分别将单因素和多因素复杂空间环境效应下橡胶密封材料的渗透系数计入该模型中，分别计算单因素和多因素复杂空间环境效应下的橡胶密封材料本体的渗漏率；

(3)建立橡胶密封宏观接触性能分析理论模型，根据单因素和多因素复杂空间环境效应下的橡胶密封材料的应力-应变本构关系，分别计算单因素和多因素复杂空间环境效应下的橡胶密封接触压力和接触宽度；

(4)构建橡胶密封微观接触性能分析模型，结合单因素和多因素复杂空间环境效应下的金属材料表面微观形貌、橡胶密封接触压力和接触宽度，分别计算单因素和多因素复杂空间环境效应下的橡胶密封界面的泄漏率；

(5)确定单因素空间环境效应下橡胶密封材料本体渗漏和界面泄漏两种泄漏模式泄漏率的变化规律，获得单因素空间环境效应下橡胶密封两种泄漏模式泄漏率的影响权重，以及两种泄漏模式的占比变化规律；

(6)确定多因素空间环境效应下橡胶密封材料本体渗漏和界面泄漏两种泄漏模式泄漏率的变化规律，获得多因素空间环境效应下两种泄漏模式占比的变化规律；

(7)分别建立多因素空间环境效应下橡胶密封材料本体渗漏率和界面泄漏率预测数学模型，预测得到多因素空间环境效应下橡胶密封材料本体渗漏率与界面泄漏率，以及总泄漏率；所述总泄漏率为橡胶密封两种泄漏模式的泄漏率之和。

2.根据权利要求1所述的一种复杂空间环境效应的橡胶密封泄漏率预测方法，其特征在于：所述单因素空间环境效应是指以下任意一种：常压-热循环空间环境效应、真空-热循环空间环境效应、不同辐照计量原子氧空间环境效应、不同辐照计量紫外辐照空间环境效应；所述多因素空间环境效应是指以下任意一种：常压-热循环和真空-热循环的综合空间环境效应；常压-热循环、真空-热循环和原子氧辐照的综合空间环境效应；常压-热循环、真空-热循环、原子氧辐照和紫外辐照的综合空间环境效应。

3.根据权利要求1所述的一种复杂空间环境效应的橡胶密封泄漏率预测方法，其特征在于：测试时，橡胶密封材料为制备的O型橡胶密封圈。

4.根据权利要求3所述的一种复杂空间环境效应的橡胶密封泄漏率预测方法，其特征在于：所述计算橡胶密封材料本体的渗漏率计算方法为：

按照Darcy多孔介质理论，构建基于多孔介质结构的橡胶密封材料本体渗漏率分析模型，建模时橡胶密封材料的形状取为按照给定压缩率压缩下的形状；对压缩后的橡胶密封材料沿水平方向划分为n个子区域，每个子区域所对应的橡胶密封材料的形状视为矩形；橡胶密封材料本体的渗漏率Q_k的计算公式为：

式中，r为橡胶密封材料内径；D_r为橡胶密封材料截面直径；i为橡胶密封材料本体渗漏率分析模型划分的第i个区域；v_i为橡胶密封材料本体渗漏率分析模型第i个区域出口处流体的流速；

其中v_i的计算公式为：

式中，ΔP为橡胶密封材料结构上下游压力差、L为橡胶密封材料结构在流动方向上的长度、μ为流体黏度、k_i为橡胶密封圈第i个区域结构的渗透率。

5.根据权利要求1所述的一种复杂空间环境效应的橡胶密封性能演变分析方法，其特征在于：所述橡胶密封宏观接触性能分析理论模型，指应用计算机有限元软件构建的有限元模型；所述橡胶密封材料的接触压力和接触宽度计算方法为：在橡胶密封宏观接触性能分析理论模型中，对橡胶密封材料自上而下施加压力，使其变形，将单因素和多因素空间环境效应下的橡胶密封材料的应力-应变本构关系、热膨胀系数应用于有限元模型，通过有限元计算获得单因素和多因素空间环境效应下的橡胶密封材料接触压力和接触宽度。