密封件指的是防止流、固体介质泄漏到外界环境中或是防止外界杂质进入到密封空间的一种元器件,被广泛地应用于各种工业过程设备中,其结构设计是否合理将直接影响到设备的正常运转。密封圈是一种典型的密封件,国内外学者对于诸如O形密封圈等普通结构密封圈的研究颇多,但针对各种专用密封圈力学性能的研究尚有欠缺。虫形密封圈便是专门服役于DN1450型压力烧结炉快开结构处的一种特殊形式的异形密封圈。本文将综合考虑橡胶材料的大变形、物理非线性问题,针对影响虫形圈密封性能的各种外部因素,对其进行有限元数值模拟和优化分析,以期能够提高虫形密封结构的整体密封水平,并延长虫形密封圈的使用寿命。首先,根据课题的研究目的和意义,简要地阐述了烧结炉设备的生产和使用条件以及虫形密封圈的密封原理和服役环境,并对超弹性体橡胶类材料的非线性有限元基本理论进行了详细论述。其次,应用FEM的方法针对虫形密封圈进行非线性接触分析,利用有限元分析软件ANSYS WORKBENCH 15.0建立虫形圈有限元模型,分析对比了在不同的系统内压、翘脚高度、摩擦系数、密封间隙和装配压缩量等参数条件下虫形圈的断裂破坏倾向。通过软件求解后处理模块计算得出虫形圈Von Mises应力、接触应力和接触形变的分布情况,并对其各个影响因素进行系统优化与校核,进而达到完善虫形圈密封性能,延长虫形圈剩余使用寿命的目的。最后,根据金属覆胶复合材料密封原理和密封圈根部增强行为,在外部参数优化后的基础上,改进虫形密封圈的设计。改进后的虫形密封圈将橡胶材料的高弹性、大变形特性与金属材料的高强度、大刚度特性有机地结合在一起,其内嵌的金属骨架整体上提高了密封结构的刚度,避免了虫形圈在较大系统内压下被吹飞的风险。继续运用ANSYS有限元软件对改进后的复合型虫形密封圈进行数值模拟,计算结果表明:相比于初始密封条件,复合型虫形密封圈可以大幅度降低Von Mises应力峰值和最大橡胶挤出量,其设计理念也为同类型密封圈的优化设计提供了一种新的思路。