机械密封又称端面密封,通过弹性元件预紧、补偿端面密封副,起到轴向端面密封的作用。机械密封可以有效的减少机器的内漏、外漏和穿漏;减少摩擦损失;提高机器的可靠性并且节约原材料、安全环保,从而广泛用于机泵阀、反应釜、离心机等旋转机械中。在石油化工行业中,机械密封的使用向高温、高速、高压和大直径等高参数工况介质发展,波纹管作为机械密封装置中的弹性元件,要克服辅助密封、传动件的摩擦及动环等的惯性,使密封副端面紧密贴合保证良好的密封性。为了保证设备正常、安全运行,因此需要对波纹管进行研究。本文以S型金属焊接波纹管为研究对象,针对流固耦合作用下,旋转波纹管共振失效和径向振动使波纹管疲劳失效问题,分别建立了波纹管和密封腔流场模型,并采集了波纹管旋转时的径向位移信号。对流场采用k-ε湍流模型和离散项DPM模型,模拟分析了固液混合流场;对波纹管进行了动力学模态平衡方程求解及振动疲劳分析;对径向振动位移信号采用频域二次微分和短时傅里叶变换的方法编辑信号。通过对流场的分析得到了密封腔内的介质对密封腔壁面及波纹管外表面的压力场分布;得到了不同工作状态下,固体颗粒对密封腔内壁和波纹管外表面的冲蚀率分布;得到了固体颗粒在流场中的运动轨迹以及机械密封工作前后,流场内固体颗粒的逃逸量、运动状态的变化。将得到的流场内压强作用于波纹管外表面,分析了不同转速下的波纹管在预应力和流场作用下的自振频率、等效应变等,表明波纹管模态在外部流场作用下变化较明显,预应力几乎不改变波纹管固有频率;流场压强恒定时,转速和预应力增大,波纹管等效应变减小;随着流体进口压强增大,波纹管的最大等效应变和应力增大。处理径向位移振动信号,将得到的编辑信号与原始信号分别加载至波纹管径向,得到了编辑信号与原始信号对波纹管疲劳损的伤影响、损伤分布云图、不同转速下波纹管承受的不同范围的应力循环次数,结果表明通过短时傅里叶变换得到的编辑信号有效的保留了损伤片段并且缩减了信号的长度;随着转速的增大,波纹管所受径向大应力循环次数减少。