近年来，国内学者用不同的方法开展了O形圈的有限元分析，得出了不同工况下的应力分布情况。目前的研究侧重在O形圈静密封性能的有限元分析模拟上，研究重点主要集中在O形圈沟槽结构参数(如沟槽宽度、深度、倒角) 的选取、失效准则的讨论、受压下的变形分析、静态接触力的分布和有限元可靠性分析上，而对往复运动中的O形圈密封特性研究较少。但是橡胶O形圈用作往复运动时其工况更恶劣，更容易出现磨损、老化、撕裂、剪切、泄露等导致密封失效的情况。橡胶密封圈在往复密封中的密封能力与活塞杆的运动速度、流体的工作压力、接触面之间的摩擦因数、环境温度以及预压缩率都有很大的关系。因此主要利用ABAQUS软件分析了O形圈在往复动密封中的密封特性，研究了不同工作参数下O形圈的变形情况，主接触面最大接触应力与Von Mises应力的分布变化规律，最大剪切应力、主接触面间摩擦力的变化规律及它们之间的相互关系。
      典型的O形圈用作活塞动密封中的三维装配示意图，O形圈右侧为介质压力侧。外行程是指活塞与O形圈向右的运动过程，内行程是指活塞与O形圈向左的运动过程。O形圈可看作是由横截面圆绕中心轴回转形成的弹性体。其结构、约束条件和作用载荷呈轴对称分布，在载荷作用下的位移、应力和应变也呈轴对称分布。因此，可将O形圈的力变形计算简化为轴对称问题。即以回转中心轴为对称轴(即z轴，与密封轴轴心线重合)，弹性体的应力、应变和位移为r和z的函数，与θ无关。
      杭州那泰有限元分析公司研究选用的O形圈材料为丁腈橡胶(NBR)，尺寸参数为φ50mm×5.3mm。由于橡胶密封具有几何非线性、材料非线性和接触非线性三大高度非线性特征，研究中作如下几点假设：材料具有确定的弹性模量和泊松比；材料的拉伸与压缩蠕变性质相同；密封圈受到的纵向压缩视为由约束边界的指定位移引起； 蠕变不引起体积变化；忽略温度对橡胶材料性能的影响。    
      在ABAQUS分析软件中建立O形圈、轴筒和凹槽的二维轴对称有限元模型。定义轴筒和凹槽的材料为钢，弹性模量为2.1×10⁵MPa，泊松比为0.3，密度为7800kg/m³。橡胶的密度为1200kg/m³。
      整个分析共设置4个分析步，以模拟O形圈的预压缩过程、流体工作载荷作用过程，以及往复运动过程。模型中设置了密封圈表面与凹槽表面及密封圈表面与轴筒表面两对接触对。此接触问题属于带约束条件的泛函数极值问题，应用罚函数法进行描述，摩擦模型选用库伦摩擦模型。
      划分网格后的模型采用四边形CAX4R单元，总共包含2290个节点，单元总数为2099。
      橡胶密封圈的往复密封机制异于其静密封机制。在静密封中，依靠装配过盈量或预加载荷压缩具有弹性的橡胶体从而实现初始密封，工作过程中，流体压力作用在密封圈暴露于介质的表面，进一步压缩密封圈，使得密封面的接触应力增加进而实现“自密封”。但是，当橡胶密封圈用于往复运动时，由于被密封件的表面并不是绝对平整的，往复运动的活塞杆或拉杆很容易将流体带到密封圈和其之间，导致发生黏稠泄漏。

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