干气密封技术作为目前国内外较为先进的密封技术之一,被广泛地应用于航天航空及核电核能等一些高新技术领域。但在实际运行情况中,干气密封的摩擦副在启动和停止阶段,由于摩擦副动压效应较弱,产生的气膜刚度不足,导致摩擦副之间相互接触磨损。此外,由于制造和安装误差、外界激励、摩擦接触激励及气膜自激等情况下,会导致密封环轴向和角向振动,进而引起端面摩擦振动,降低干气密封的密封性及可靠性,甚至在这些因素的不断积累作用下设备失稳,直接导致干气密封系统失效,造成极大的危害。国内外学者对摩擦副的接触特性进行了大量的研究,但由于摩擦副具有复杂多变的非线性特征,使理论建模与数值建模变得较为困难,造成了许多现有接触模型的缺陷与不足。故本文充分考虑了动静环摩擦接触时的弹塑性变形阶段,从机理上建立干气密封摩擦接触理论模型,并通过数值分析探究了其影响因素对干气密封接触刚度的影响规律,最后对所建立的模型进行了理论和试验双重验证,为干气密封结构优化提供了理论依据。建立了一种考虑弹塑性变形阶段的接触模型。充分考虑微凸体在弹塑性变形阶段满足连续性与光滑性的特性,采用余弦函数对微凸体的弹塑性变形阶段进行了探究,建立了微凸体的理论接触模型,并基于岛屿面积分布函数建立了粗糙面的理论接触模型。基于前文所建立的理论接触模型,考虑干气密封摩擦接触界面的实际情况,建立了干气密封法向接触刚度模型。结果表明:法向接触刚度与分形维数呈正相关,与特征尺度呈负相关。随分形维数的增大,法向接触刚度呈数量级的增长;随特征尺度的增大,法向接触刚度在逐渐减少,法向接触刚度的数量级也在递减;法向触刚度与真实接触面积成正相关,随着真实接触面积的增大而逐渐增大,且增加幅度依次递减;基于Hertz接触理论、库伦摩擦定律以及通过对滑移区和黏着区的理论分析,建立了考虑弹塑性变形阶段的干气密封摩擦界面切向刚度模型。结果表明:切向接触刚度与分形维数呈正相关,与特征尺度呈负相关。当分形维数较小时,切向接触刚度以线性增长;当分形维数较大时,切向接触刚度以非线性增长;当特征尺度较小时,切向接触刚度以线性增长,且这种趋势与分形维数有关,分形维数越大,这种趋势越明显;通过理论验证和试验验证对本文所建立的考虑弹塑性变形阶段的接触刚度模型进行了双重验证。将本文所建立的法向接触刚度模型和切向接触刚度模型分别与经典模型及相关试验进行比较验证。结果表明:本文所建立的模型与经典模型及相关试验数据变化趋势一样,且本文模型更为接近试验值。因此,本文所建立的模型符合连续光滑的特性要求,证明了本文模型的准确性及可靠。