顾铖璋

（上海宇航系统工程研究所 结构系统研究室，上海 201109）

航天事业的快速发展对密封安全性和可靠性都提出更高的要求。在复杂和极端的环境下，密封性能将直接影响整个产品结构性能。橡胶材料由于其高弹性、耐渗透和耐腐蚀等性能，在密封制品中得到广泛的应用。

随着温度的变化，橡胶会呈现粘流态、橡胶态和玻璃态3种不同的力学形态[1]。在深冷环境下密封橡胶材料会变脆，丧失高弹性，压缩变形过大，从而导致密封性下降甚至失效[2]。因此提高深冷环境下密封橡胶的可靠性具有重要意义。在低温情况下评估橡胶的力学性能主要测试拉伸强度、拉断伸长率、冲击强度、压缩永久变形和耐寒系数等参数[3]。

前期研究中丁腈橡胶（NBR）在超低温下的单轴拉伸和压缩永久变形试验结果表明，在超低温（-180 ℃）下，NBR拉伸和压缩变形后回复程度远远不能满足深冷环境下橡胶的密封性要求。因此，综合考虑密封橡胶的耐低温性能和力学性能要求，本工作选择低苯基硅橡胶[4]及以低苯基硅橡胶为基体分别添加一定比例全氟聚醚油和聚酰亚胺粉的改性橡胶，通过对3种耐低温橡胶材料的常温下拉伸和压缩以及超低温下单轴拉伸和压缩永久变形试验，并提取试验中节点的工程应力-应变数据，利用有限元软件Abaqus超弹性材料拟合板块对3种本构模型进行参数模拟，研究3种橡胶在超低温下的力学性能，对比Mooney-Rivlin模型、Ogden模型和Yeoh模型拟合结果与工程应力-应变曲线，探讨各模型在超低温下的适用性，为提升深冷环境下密封橡胶的可靠性提供研究基础。……