张清奎，何远宏，徐 敏

［安徽华菱星马（集团）汽车股份有限公司，安徽 马鞍山 243000］

A型防尘密封圈（简称A型圈）应用于往复运动的动密封，属唇形密封圈范畴。当A型圈装入密封腔体后，唇部被活塞杆压缩，发生微小扭转，并在接触表面产生一定的接触应力，利用这个应力实现防尘密封。因此，A型圈唇部结构尺寸直接影响密封圈的密封性能。目前，国内外对不同材料和非标准A型圈的研究较少。本工作利用大型有限元分析软件ANSYS建立A型圈轴对称有限元模型，对分别以氟橡胶（FKM）、丁腈橡胶（NBR）和聚氨酯（PU）为基体的3种橡塑材料A型圈进行接触应力、平均应力及应力分布的对比分析。

1 A型圈有限元分析模型

由于边界条件复杂，对A型圈进行有限元计算时必须将A型圈及活塞杆、密封腔体作为整体进行分析。A型圈与活塞杆、密封腔体之间存在挤压作用，因此A型圈的有限元分析包含橡塑材料和金属材料的接触问题。

1.1 橡塑材料的本构模型

目前密封产品大多采用橡塑共混材料，在对密封件进行有限元分析时，需明确其本构关系。由于橡塑共混材料防尘密封圈的基体仍然以橡胶材料为主，因此，橡胶材料的本构关系适用于橡塑共混材料。

为了得到橡胶材料性质的数学表达式，通常采用“唯象”的处理方法，即不涉及分子结构理论而通过数学推理的方法获得。这种方法的主要作用是找到描述橡胶性质的最简便途径，而不用对分子级的物理意义进行解释。本文只对一般性的唯象理论，即适用于一般应变问题的Mooney-Rivlin理论进行研究[1]。……