2021年1月6日

有限元分析在密封设计中的重要性

由。本-刘易斯

密封件是加压系统的关键部件。所有行业内的趋势将应用条件以及反过来的密封性能推到了极致。

为这些应用设计密封件是相当具有挑战性的。在能源应用中，温度可以超过500°F (266°C)，在航空应用中，温度可以降到-60°F (-51°C)以下。压力范围从航空航天液压系统的3-5 ksi(20.7-34.4 MPa)到油田钻探的40 ksi(275.7 MPa)以上。此外，液体可能是腐蚀性的，动态运动可能是显著的。

图1：有限元分析模型。

在密封设计过程中使用的工程工具之一是有限元分析（FEA）。有限元分析是一种数值解决技术，可用于模拟和预测特定应用条件下的密封响应。

有限元分析可以通过几种方式在密封设计中得到利用。最常见的方法是评估接触压力曲线。接触压力是指密封件对金属硬件产生的压力，以抵抗系统压力的旁路。密封件的接触压力将根据密封件的温度、密封件的挤压量和应用的系统压力而变化。

这些信息使设计者能够在所有感兴趣的温度/压力条件下达到足够的接触压力和长度。接触压力和总接触力也可用于比较多种设计，以确定任何应用的最佳设计。

图2：等高线图（顶部）和线图（底部）显示了多种压力条件下的密封性。

有限元分析是格瑞特維的众多工具之一，它使能够在世界上一些最具挑战性的密封应用中取得成功。

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