水下插拔电连接器常被用在深海资源开发及水下观测等活动中,为水下设备或水下电缆之间的连接提供了可靠且灵活的解决方案,在海洋工程中的需求量与日俱增。在这一领域,国外已经掌握了关键技术及制造工艺并且形成了完善的产品,在市场上处于垄断地位;由于国内相关研发起步较晚,而且缺乏系统性研究,对其关键技术掌握不足,未形成可以真正使用的产品。本文以水下3000m工况的水下插拔电连接器为研究对象,通过Ansys workbench仿真模拟,分别对水下插拔电连接器结构力学特性、动密封性能以及温度场分布进行研究,论文完成了如下工作:首先,深入分析了水下插拔电连接器的使用性能要求和具体结构,并设计了适合在水下连接器上使用的双层膜式压力平衡装置,与传统深海设备的压力平衡装置相比,具有尺寸小、密封性强和平衡压力大的优点。通过建立水下插拔电连接器插头内壳体组件的模型,进行了静力学仿真模拟,得到内部关键零件的应力分布及变形情况,推导压力平衡装置补偿容积的计算公式,分析压力平衡膜在不同条件下的受力情况。结果表明,组件内压力平衡膜、内胆和基座三者接触部位受力情况最为复杂,内胆为组件中最薄弱部位;双层膜式压力平衡装置中的两压力平衡膜变形互相协调,其应力和变形量相比于单膜结构更小,当单侧膜失效时压力平衡装置仍可短期使用,适当增大缓冲腔初始充油量可改善压力平衡膜的受力情况。其次,对水下插拔电连接器的动密封性能进行理论分析,建立了插孔组件的动密封模型,通过仿真模拟得到密封组件接触压力的分布情况,分别研究了插拔速度、接触面的摩擦系数和密封组件的径向压缩量对接触应力的影响。结果表明,带有内部突起的橡胶套管式结构可以满足水下3000m的动密封需求,在入口套管内设置衬套结构可改善明显其受力情况,插拔速度和密封面的摩擦系数对接触压力的影响较小,增大径向压缩量可显著提高动密封区域的接触压力及密封性能,同时也会加剧密封件失效的可能性;在保证密封性能的前提下,动密封结构设计时一般要保证摩擦系数不超过0.15,径向压缩量不超过0.02mm,可保证插拔过程的顺利并降低密封件的磨损。最后,对水下插拔电连接器进行热电耦合仿真分析,得到了插头内壳体组件的温度分布情况,并探究芯数、通电电流和接触电阻对连接器内部温度分布的影响情况。结果表明,插针与插孔导体接触面是连接器的主要热源,多芯连接器的最高温度和出现位置会随芯数增加而增大并向组件中心转移,增大通电电流和接触电阻会显著增大连接器内部温度,工作电流较大时尽量采用多芯电连接器。在热分析基础上对组件进行结构热应力仿真分析,其中内胆结构强度受到温度梯度的影响较大,过高的结构热应力极有可能引起内胆结构的发生破坏。