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载人飞船对密封的可靠性要求很高,其密封性能的好坏将直接影响宇航员的生命安全。本文研究的舱门及其主轴密封结构是某型号载人飞船的密封装置,其中主轴密封机构是由橡胶O形圈密封,要求低温-40℃到高温50℃的范围内均能保持良好的静密封和旋转动密封。舱门则采用橡胶蕾形密封圈密封,要求在真空的环境下能够保证良好的静密封特性,在大作用力的条件下,不会损伤,造成泄漏。对这两种密封结构在不同工作环境下的各种工作状态进行有限元模拟研究,可以全面分析密封结构的密封性能,发现薄弱环节,提高密封可靠性。本文首先分析了橡胶的材料特性,由于橡胶的力学行为不能像金属材料一样简单地用弹性模量来描述,本文通过实验获得了丁腈橡胶在常温(20℃)、低温(-40℃)和高温(50℃)下的应力应变数据,并利用ANSYS软件拟合得到了此橡胶在常温、低温和高温下的本构方程。建立了主轴密封结构有限元模型,分别对常温、低温和高温三种环境下,主轴密封结构的静止工作状态、旋转工作状态进行数值模拟研究,获得了应力场、位移场分布及变形情况,全面分析了主轴密封结构在不同环境、不同工况下的静、动密封性能。建立了舱门密封结构有限元模型,分别对常温、低温和高温三种环境下,舱门的密封性能及破坏应力场进行了模拟分析。对影响本文密封结构密封性能的工况参数和结构参数进行了有限元数值模拟研究,找出了主轴直径、密封圈直径、密封圈线径、蕾形圈顶端半圆尺寸、蕾形圈根部倒圆半径、蕾形圈顶端宽度等参数对密封性能的影响规律,并在此基础上分别对主轴密封结构及舱门密封结构进行优化,得到了最优解。最后分析了舱门及其主轴密封结构的主要失效形式以及影响因素,重点研究了摩擦系数、工作温度对此密封结构失效的影响规律,为此类密封结构的设计提供了一定的参考依据。