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高压储氢容器用密封材料力学特性评定与密封性能分析

橡胶O型圈作为加氢站储氢容器常用的密封材料，在高压氢环境下，除了因密封间隙导致的挤出断裂，还会发生吸氢膨胀，存在泄压时内部吸氢量无法及时释放而产生的鼓泡现象，对常规条件下具备良好密封性能的O型圈密封提出了更大的考验。为满足储氢技术往更高压力发展的需求，开展了超高压氢气环境下密封材料的力学特性评定与密封性能分析。本文在充分考虑功能完备性和安全性的基础上，研制出国内首台超高压密封性能试验平台，以气控方式有效实现了临氢环境构建、压力控制、密封检测等功能；结合密封材料物理化学性能及力学性能随压力及时间演变规律的测试，攻克了超高压密封有限元分析收敛难题，建立了基于吸氢膨胀效应的力学仿真模型，实现了超高压橡胶O型圈的力学特性评定；结合矩形截面通道的泄漏率解析表达式，实现了储氢容器密封面完整介质压力分布及泄漏通道泄漏率的求解；通过搭建的超高压密封性能试验平台进行理论模型与实验测试的对比，完成了超高压橡胶O型圈的密封性能分析，以期为最终实现适用于超高压氢气密封的橡胶O型圈的研发奠定基础。