碳纤维增强硅橡胶复合材料密封性能仿真研究
作者单位：北京化工大学机电工程学院
会议名称：《北京力学会第30届学术年会》
会议日期：2024年
学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学]
摘 要：硅橡胶是最常见的密封件材料之一,具有耐油性、耐候性、绝缘性、高低温和化学稳定性等一系列优异特性。然而,硅橡胶本身的强度和刚度较低,承载能力较差,极大限制了硅橡胶材料在实际应用中的耐久性和可靠性,目前研究人员广泛采用在硅橡胶中加入碳纤维增强相来增加其力学性能,进而提高构件的密封性能,从而满足更广泛的工程需求。本文采用有限元方法建立了碳纤维增强硅橡胶密封复合材料的代表体积元(RVE)模型,基于超弹性本构模型等相关理论表征其等效材料性能;并将上述材料应用于密封件,研究了纤维含量和直径等对密封件密封性能的影响。结果表明,使用碳纤维增强硅橡胶复合材料显著提升了密封件的整体密封性能,随着碳纤维含量的增加,密封件的密封性能增强,且纤维直径较小的复合材料密封件的密封效果更优。研究结果对加强密封件的安全系数和使用寿命,提高密封性能具有重要意义。