【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构件疲劳性能测试，尤其涉及一种弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法。
技术介绍
1、弹性密封圈广泛应用于机械零件的连接密封领域，典型应用如燃油发动机喷油器与气缸连接处。弹性密封圈由细长密绕弹簧收尾连接而成，同时在其内侧有半圆形密封环。弹性密封圈安装在喷油器和缸盖之间，在预紧载荷作用下发生变形，利用自身弹性起到密封作用。随着气缸内油气爆燃，对喷油器产生反向推力，造成弹性密封圈压紧力降低，而后随着气缸废气排出，弹性密封圈的压紧力恢复。如此，在发动机持续工作过程中，弹性密封圈经历循环载荷作用，因而其疲劳性能的稳定性对于弹性密封圈的密封性有重要影响。弹性密封圈的疲劳性能研究也成为零件服役性能的重要领域。
2、弹性密封圈的弹性力变化和变形情况是其服役过程中的关键指标。而弹性密封圈的尺寸较小，在安装后的服役过程中其受力情况较为复杂，难以精确表征其受力情况，同时其变形情况也无法实施测量，因而无法对其疲劳性能进行评价。因此，采用常规方法难以测量其服役过程中的结构参数变化，这也成为弹性密封圈疲劳性能表征的一个难题。目前结构件疲劳寿命预测主要有应力方法、应变方法；这两种方法虽然能预测疲劳寿命，并达到一定的准确度，但是仍存在多种缺陷，尤其是对于复杂结构件，现有方法耗时并且成本高，并且计算结果往往与试验值有较大偏差。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，用以解决弹性密封圈疲劳性能的定量表征问题。
2、一方面，本
3、s1、将弹性密封圈加载到疲劳试验机；在特定温度、加载频率、加载载荷条件下对弹性密封圈进行疲劳测试；记录疲劳加载和卸载时的峰值载荷、谷值载荷和对应的弹性密封圈位移参数；
4、s2、根据步骤s1中记录的峰值载荷、谷值载荷及位移参数，计算得到弹性密封圈疲劳测试前后的变形量变化率和弹性系数变化率；
5、s3、根据计算得到的弹性系数变化率δk，与特定工况下弹性密封圈的弹性系数变化率安全值进行比较，判断疲劳测试过程中弹性密封圈的疲劳性能是否稳定。
6、需要说明的是，在载荷控制条件下，δx1和δx2可以表明在加载和卸载时的弹性密封圈变形情况，体现出弹性密封圈在特定力的情况下弹性变形特征，以及弹性性能是否稳定。
7、进一步地，步骤s1中所述的特定温度、加载频率、加载载荷条件的确定方法如下：
8、s101、根据弹性密封圈的工作预紧力，利用压缩试验机进行压缩试验，获得加载载荷f1s；
9、s102、根据弹性密封圈工作时受到的反向作用力，即卸载力f以及加载载荷f1s，通过计算得到卸载载荷f2s，计算公式如下：
10、f2s＝f1s-f
11、f1s——测试稳定时峰值载荷，所述载荷为加载载荷；
12、f2s——测试稳定时谷值载荷，所述载荷为卸载载荷；
13、f——卸载力；
14、s103、根据弹性密封圈的工作状态确定加载频率；
15、s104、根据弹性密封圈的服役环境确定疲劳测试温度。
16、进一步地，步骤s2所述弹性密封圈疲劳测试前后的变形量变化率和弹性系数变化率具体计算方法如下：
17、(1)在载荷控制条件下
18、弹性系数变化率为：
19、δk＝[1-(x2s-x1s)/(x2e-x1e)]×100％·
20、加载变形量变化率：
21、δx1＝(x1e-x1s)/x1s×100％
22、卸载变形量变化率：
23、δx2＝(x2e-x2s)/x2s×100％
24、(2)在位移控制条件下
25、弹性系数变化率为：
26、δk＝[1-(f2e-f1e)/(f2s-f1s)]×100％
27、δx1——加载变形量变化率；
28、δx2——卸载变形量变化率；
29、δk——弹性系数变化值；
30、f1s——测试稳定时峰值载荷，所述载荷为加载载荷；
31、f2s——测试稳定时谷值载荷，所述载荷为卸载载荷；
32、f1e——测试结束时峰值载荷，所述载荷为加载载荷；
33、f2e——测试结束时谷值载荷，所诉载荷为卸载载荷；
34、x1s——测试稳定时峰值载荷对应位移；
35、x2s——测试稳定时谷值载荷对应位移；
36、x1e——测试结束时峰值载荷对应位移；
37、x2e——测试结束时谷值载荷对应位移。
38、示例性地，加载频率、循环周次与弹性密封圈的实际应用工况对应；所述弹性密封圈的服役环境可采用环境箱对弹性密封圈进行温度控制，模拟实际服役环境。
39、需要说明的是，步骤s2中所述的载荷控制，即固定疲劳测试过程中的峰值载荷和谷值载荷数值；步骤s2中所述的位移控制，即固定疲劳测试过程中的峰值载荷和谷值载荷对应的位移数值。
40、具体的，在载荷控制条件下，测试过程中及测试结束时的加载和卸载载荷值固定不变，f2s-f1s＝f2e-f1e，即δfs＝δfe；
41、在位移控制条件下，测试过程中及测试结束时的加载和卸载时载荷对应的位移数值固定不变，x2s-x1s＝x2e-x1e，即δxs＝δxe。
42、进一步地，步骤s1中所述弹性密封圈通过垫块加载到疲劳试验机上，所述垫块采用耐高温材料，硬度超过弹性密封圈的材料硬度。
43、示例性地，可以通过限位圈限定弹性密封圈的压缩位移，在弹性密封圈压缩过程中，达到规定变形量，即限位圈厚度时，通过限位圈分散承担拧紧压缩力，避免弹性密封圈发生过度变形。
44、进一步地，弹性密封圈的特定工况可以是应用在发动机气缸和喷油器之间，所述弹性密封圈的弹性系数变化率安全值为7％。
45、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
46、1、本专利技术提出了弹性密封圈疲劳性能的稳定性分析的新方法，用弹性密封圈的变形量变化率和弹性系数变化值表征弹性密封圈疲劳性能稳定性，为弹性密封圈疲劳性能的定量表征提供了简便可行的解决方案。
47、2、本专利技术提出了弹性密封圈实时变形量变化率和弹性系数变化值的计算方法，提供了疲劳测试数据的处理方法，表征了弹性密封圈在疲劳测试后的特征值变化情况。
48、3、本专利技术疲劳测试过程采用环境箱对弹性密封圈进行温度控制，模拟实际服役环境，使计算结果更接近真实情况。
49、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，步骤S1中所述的特定温度、加载频率、加载载荷条件的确定方法如下：
3.根据权利要求1所述的弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，步骤S2所述弹性密封圈疲劳测试前后的变形量变化率和弹性系数变化率具体计算方法如下：
4.根据权利要求2所述的弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，所述弹性密封圈的服役环境采用环境箱对弹性密封圈进行温度控制，模拟实际服役环境。
5.根据权利要求1所述的弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，步骤S2中所述的在载荷控制条件下，加载和卸载的变形量变化率ΔX1、ΔX2稳定且小于设计值时表明弹性密封圈弹性性能稳定。
6.根据权利要求1所述的弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，步骤S1中所述弹性密封圈通过垫块加载到疲劳试验机上，所述垫块采用耐高温材料，硬度超过弹性密封圈的材料硬度。
7.根据权利要求1所述的弹性密封圈疲劳性能稳
8.根据权利要求8所述的弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，步骤S3中所述特定工况下弹性密封圈的弹性系数变化率安全值为7％。
9.根据权利要求8所述的弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，步骤S2中所述特定工况下加载和卸载的变形量变化率ΔX1、ΔX2设计值为2％。
...【技术特征摘要】
1.一种弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，步骤s1中所述的特定温度、加载频率、加载载荷条件的确定方法如下：
3.根据权利要求1所述的弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，步骤s2所述弹性密封圈疲劳测试前后的变形量变化率和弹性系数变化率具体计算方法如下：
4.根据权利要求2所述的弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，所述弹性密封圈的服役环境采用环境箱对弹性密封圈进行温度控制，模拟实际服役环境。
5.根据权利要求1所述的弹性密封圈疲劳性能稳定性分析方法，其特征在于，步骤s2中所述的在载荷控制条件下，加载和卸载的变形量变化率δx1、δ...
【专利技术属性】
技术研发人员：尉文超，时捷，孙挺，闫永明，李晓源，徐乐，何肖飞，王毛球，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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