杨 超,惠 虎

(华东理工大学 机械与动力工程学院，上海 200237)

0 引言

橡胶是一种可高度变形、各向同性、压缩性较小的聚合物材料，被广泛用于机械、动力、汽车、石油化工和航空等领域。由于橡胶材料具有优良的超弹性能，常被用于制作密封元器件，其适用压力也特别广泛，静密封的压力范围可从1.0×10-5MPa到400 MPa的超高压，其密封原理是当受到外力挤压时，橡胶密封圈依靠其自身的弹性产生较大的回弹力，将外力通过橡胶材料传递给接触面，在接触面形成接触压力，从而实现对容器内部介质的密封作用，用橡胶材料制作的密封元件不仅具有制造简单、成本低廉的优势，而且还有拆装便捷、结构紧凑、无需螺栓预紧力的特点[1]。

但是，橡胶材料的特性非常复杂，其对外力、介质、温度和应变速率都较为敏感，通常表现出蠕变和应力松弛等效应，因此具有较为繁琐的材料非线性；并且，当承受较大的工作载荷时，不仅伴随着大位移、大应变的几何非线性，而且在实际的使用过程中，往往存在复杂的边界条件和接触过程的非线性问题，因此，对于橡胶制品的密封结构，其研究方法也变得十分困难。另外，橡胶材料密封圈的密封压力理论上虽然能够达到400 MPa，但在目前的实际工程应用中，仍然以中、低压和真空密封为主，很少被单独用于高压[2]，甚至是超高压容器及配件的密封条件，并且，橡胶材料用于高压和超高压密封的理论体系和结构设计规范尚不完善，因此，橡胶材料用于超高压密封的理论和结构设计在我国仍然空白。……