水下设备密封胶筒截面形状的响应面优化

胶筒的密封性能对于封隔器等水下设备来说极为重要，而胶筒的截面形状是影响胶筒密封性能的重要因素之一。一般来说，胶筒的上端与下端受到的约束条件并不相同，并且在密封性能方面，胶筒上端接触压力更大，且胶筒的各个结构参数相互影响。因此建立综合考虑胶筒上端厚度与倒角角度的二维数值模型，以外筒内侧受到的应力为优化目标，引入防肩突变量作为防止肩突发生的约束条件，利用响应面优化方法结合多目标遗传算法，对胶筒的端面厚度和角度进行优化。结果表明：在有限元仿真中，防肩突变量可有效地反映出胶筒在挤压过程中是否出现的肩突情况；在优化过程中加入防肩突变量进行约束，可避免得到产生肩突的胶筒结构参数值。优化得到了胶筒上端厚度比下端厚度大的胶筒截面结构，其密封性能比传统的胶筒截面结构更有优势。提出的不对称胶筒截面形状对类似密封件的研究有重要的理论意义。