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多孔弹性金属橡胶密封件力学性能研究

金属橡胶密封件(MRS)作为一种新型轻质金属结构，可在传统聚合物橡胶密封件失效的极端环境中作为稳定密封元件使用。这项工作提出了一种基于计算机辅助仿真技术的金属橡胶密封件(MRS)虚拟制备技术，以精确反映金属橡胶内芯无序螺旋网络结构与金属板之间的随机接触界面行为。通过弹性微孔隙网格互穿结构的金属橡胶内芯与金属薄板的耦合作用，基于芯材孔隙度有效完善了传统密封件的压力自适性。利用数值分析和压缩试验表征了复杂结构的力学性能（细观接触特性和宏观结构响应）。详细分析了压缩率和材料孔隙率对密封界面接触压力性能的影响。研究发现，金属橡胶的细观接触压力受压缩条件、内芯支撑和包覆层失效的共同作用影响，在一定范围内存在一个转折点，使得这项制备的金属密封件在孔隙率为51.5%，压缩条件为15%时具有相对最佳的接触特性。数值仿真和实验得到的力-位移曲线均表现出明显的非线性和缓慢增长区域，这表明基于虚拟制备技术的金属橡胶密封件本构模型能够有效地表征金属橡胶密封件试件从细观结构到宏观性能的多尺度一致性，并能有效对制备构件的密封性能进行预测，具有重要的工程应用价值。