由图可见,采用不同网格尺寸时获得的记忆合金氯丁密封胶胶筒与套管接触应力略有差异,当网格尺寸为4mm和2 mm时,记忆合金氯丁密封胶胶筒与套管接触应力曲线基本重合。综合考虑有限元仿真计算结果准确性和计算效率,将氯丁密封胶胶筒本体及其内部的Ti -Ta-Y记忆合金划分为单元尺寸为2 mm的四面体网格,将套管、上下压环和中心管划分为单元尺寸为4 mm的六面体网格。
对于记忆合金自热解封氯丁密封胶胶筒,橡胶材料的硬度影响记忆合金C形环与橡胶材料的匹配关系,也影响氯丁密封胶胶筒密封性能。下文通过对比不同硬度橡胶材料氯丁密封胶胶筒与套管间的接触应力、氯丁密封胶胶筒最大等效应力,以及氯丁密封胶胶筒的轴向压缩距,分析橡胶材料硬度对记忆合金氯丁密封胶胶筒密封性能的影响。
橡胶硬度对接触应力的影响
氯丁密封胶胶筒与套管间的接触应力反映氯丁密封胶胶筒密封性能。图所示是不同橡胶硬度下常规氯丁密封胶胶筒和记忆合金自热解封氯丁密封胶胶筒与套管间接触应力分布曲线。可知,对于常规氯丁密封胶胶筒,随着氯丁密封胶胶筒材料硬度的增加,氯丁密封胶胶筒与套管间接触应力逐渐减小,因为氯丁密封胶胶筒材料硬度增加后,更不容易被压缩。同理,对于相同硬度的橡胶材料,在氯丁密封胶胶筒内部增加记忆合金C形环后,其与套管间接触应力相较于常规氯丁密封胶胶筒减小,因为记忆合金氯丁密封胶胶筒整体硬度增大,在相同坐封载荷下的压缩变形减小。尽管记忆合金C形环对氯丁密封胶胶筒与套管间的接触应力产生了一定影响,但橡胶硬度仍是影响接触应力的关键因素。
橡胶硬度对最大等效应力的影响
氯丁密封胶胶筒的最大等效应力影响氯丁密封胶胶筒的抗压能力和使用寿命。提取不同橡胶硬度下常规氯丁密封胶胶筒和记忆合金自热解封氯丁密封胶胶筒等效应力绘制于图中。可见,橡胶硬度越大,最大等效应力越小;在相同橡胶硬度下,记忆合金氯丁密封胶胶筒的最大等效应力小于常规氯丁密封胶胶筒的最大等效应力,可见记忆合金自热解封氯丁密封胶胶筒的抗压能力更高。橡胶硬度IRHD70的记忆合金氯丁密封胶胶筒与橡胶硬度IRHD80的常规氯丁密封胶胶筒的最大等效应力基本持平,橡胶硬度IRHD80的记忆合金氯丁密封胶胶筒与橡胶硬度IRHD90的常规氯丁密封胶胶筒的最大等效应力基本持平,可见记忆合金C形环的加入使得氯丁密封胶胶筒整体硬度提升了IRHD10。http://www.sdyuantai.net/