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适用复杂密封工况的表面织构建模与优化

已经发现，获得良好摩擦学性能的织构几何参数，应适配所服役的工况。织构化技术在密封领域的研究，往往基于流体润滑下刚性表面机械密封的稳定工况。缺乏对于如软材料，往复变工况等较复杂工况下的理论建模和优化研究。

对于车用橡胶油封唇口工况，通过耦合流动、变形和接触方程，建立一个二维软弹性流体动力学模型，对油封配副轴表面织构对油封性能的作用进行数值分析。在分析中，采用弹性变形方程来获得离散唇口的位移，并提出了一个校正方法来计算油封工作中的唇口接触压力。分别考虑圆形孔和椭圆形孔的影响，获得了唇口的接触压力分布、唇部变形、油膜承载力和泄漏，并对织构几何进行了参数研究。结果表明，纹理的影响重塑了唇部表面形貌并产生二次流体压力，而且适当尺寸的微孔可以显著降低唇口接触压力。

对于液压缸活塞密封往复非对称工况，探究非对称织构在提高密封往复双向润滑性能和实现方向性能控制的潜力。提出两种非对称织构，基于流动方程和JFO空化边界条件，采用多目标-遗传算法来控制和优化织构化表面的单向和双向性能。结果表明，设计良好的非对称纹理能提高整体性能或实现方向性能控制，最佳纹理应根据其实际工况和需求进行设计。