姚 博，蔡力勋，江亚男

（西南交通大学力学与工程学院，四川 成都 610031）

0 引言

O形金属密封环位于上、下法兰之间，是压力容器的重要密封部件，其密封性能依赖于回弹量H和O形环的线载荷P。O形金属密封环回弹行为与压缩量和线载荷相关，基于回弹量预测的研究对压力容器的安全性能评价至关重要。已有工作[1-8]通过试验结合有限元分析对金属O形环回弹行为进行了研究，获得了变形与回弹行为的一些规律认识，但目前有关金属O形环回弹行为的预测尚不成熟。

该文依据回弹特性的实验与有限元分析，提出了一种回弹预测新模型，并采用304不锈钢、60Si2Mn钢和TA16合金3类典型材料对O形环回弹预测模型进行了试验验证。

1 研究条件

1.1 材料与试样

试验材料为304不锈钢、60Si2Mn钢和TA16合金，304不锈钢的化学成分（质量分数）为：C 0.062，Mn 1.12，P 0.023，S 0.018，Si 0.74，Ni 10.27，Cr 18.57；60Si2Mn 钢的化学成分为：C 0.64，Mn 0.72，P 0.012，S 0.04，Si 1.77，Cr 0.05，Ni 0.04，Mo 0.01，V 0.003，余量为 Fe；TA16 合金的化学成分为：C 0.08，Si≤0.12，AI 1.8～2.52，Zr 2.0～3.0，N 0.04，Fe 0.25，H 0.006，O 0.15。

O形环管状试样的长度10 mm，共采用了9种规格试样，即 3种外径（D=8，10，12.5 mm），且每种外径包含3种不同壁厚尺寸，试样具体尺寸如表1所示。

表1 压扁-回弹短管试样主要参数

1.2 试验与研究方法

所有试验在美国MTS公司产MTS809（25 kN）电液伺服材料试验机上完成，试验机控制系统为TestStarⅡ，采用配套软件Test-Ware/SX实现试验加载及数据自动采集。试验机载荷传感器和应变引伸计精度为0.5级。

O形环管试样压扁试验设计为多级加载工况，即采用8级压缩比λ（λ=d/D，其中，d为最大压缩量，D为试样外径），分别为 4%，6%，8%，10%，12%，15%，18%和21%进行加载。加载采用位移控制，加载速率为0.01 mm/s，卸载采用载荷控制，每次卸载用时20 s。……