MS密封胶胶筒模型的建立

       密封机构模型一般智能封堵器密封结构如图所示，密封时通过液压力轴向压缩密封MS密封胶胶筒，使其在径向膨胀，与管道内壁紧密接触产生一定接触压力，形成初始密封。在管道内介质压差的进一步作用下，密封MS密封胶胶筒被轴向压缩最终与油气管道内壁间的压力大于管内介质压力实现封堵功能。

       目前，大多采用应变能密度函数W描述橡胶材料的本构关系式中变形张量E的第1、第2和第3基本不变量。假设橡胶在变形过程中体积不可压缩，有l=1。因此，有式中:N材料常数。本文接触行为的分析中采用模型的典型二项展开式由于橡胶的不可压缩性，弹性模量E与剪切模量对于密封MS密封胶胶筒，取豁一0.5，可得MS密封胶胶筒的材料常数。

MS密封胶胶筒的力学模型

       MS密封胶胶筒在实现密封的过程中，可简单分为2个变形阶段一是初始密封阶段，即从密封MS密封胶胶筒未变形时受轴向载荷作用径向膨胀使其外径J哈好与油气管道内壁接触的过程;二是稳定工作密封阶段，即在管内介质压差作用下，密封MS密封胶胶筒与管道内壁从恰好接触到紧密贴合的过程。根据弹塑性力学及广义胡克定律对密封MS密封胶胶筒与油气管道内壁间的接触应力进行力学分析。

       总的接触应力P为式中:密封MS密封胶胶筒初始阶段自由变形产生的接触压力;稳定工作阶段由介质压力差产生的接触压力。

       MS密封胶胶筒处于自由变形阶段时，由文献可知MS密封胶胶筒的轴向应力为式中:为管道内壁半径;MS密封胶胶筒外半径;MS密封胶胶筒内半径;月—MS密封胶胶筒的泊松比。式中:MS密封胶胶筒接触管道内壁之前受单向压缩时的轴向应力;MS密封胶胶筒接触管道内壁后受多方向约束的复杂应力状态时的轴向应力。

       MS密封胶胶筒在单向的轴向力作用下，根据静力学理论可得式中:G一一密封MS密封胶胶筒的抗剪切模量;邓一一纵向变形量r=HlhMS密封胶胶筒变形后高度;hMS密封胶胶筒变形前高度。

       根据广义胡克定律有由于管道内壁刚度远大于密封MS密封胶胶筒，假设处于比较复杂的应力状态下，MS密封胶胶筒不存在径向和周向变形，有由式可得当密封MS密封胶胶筒在初始密封结束后，由于压差的作用，密封MS密封胶胶筒会产生一定的轴向应力，并且由密封MS密封胶胶筒所产生的切向应力:二平衡。由此可得如下等式式中:L一一密封MS密封胶胶筒与管道内壁的接触宽度。

       根据超弹性材料的弹性理论，确定材料的轴向应力和其剪切应力之间的关系由式可以看出，切应力二是两个变量凡。和Rn。的函数。微分之后可得此时MS密封胶胶筒轴向应力的边界条件为式中:一一要研究的截面处的接触长度;刀密封后MS密封胶胶筒的高度。因此，由式可得MS密封胶胶筒与管道的接触应力为由式(巧)得MS密封胶胶筒与管道内壁的接触宽度。http://www.sdyuantai.com/