[发明专利]无杆式开口气缸组合式密封结构优化方法

权利要求书

1.一种无杆式开口气缸组合式密封结构优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、首先根据工况要求初步给定组合式密封结构设计参数及密封圈沟槽尺寸参数，转入步骤2；

步骤2、根据组合式密封结构设计参数在ABABQUS中建立组合式密封结构几何模型，其中包括选择单元类型、定义材料属性、网格划分、定义接触关系、确定边界条件及载荷，转入步骤3；

步骤3、以上述几何模型为前提，建立优化过程所需的参数化模型，生成输入文件，为下一步Isight的优化提供接口，转入步骤4；

步骤4、根据目标函数、约束条件及设计变量，建立组合式密封结构的优化数学模型，转入步骤5；

步骤5、利用Isight集成ABAQUS软件，完成输入输出文件解析并进行参数表设置，转入步骤6；

步骤6、选择合适的优化算法对优化数学模型进行迭代运算求解，获得优化后的组合式密封结构的设计参数。

2.根据权利要求1所述的无杆式开口气缸组合式密封结构优化方法，其特征在于：上述步骤1中，组合式密封结构包括一个橡胶制成的O形密封圈和一个聚四氟乙烯滑环，工作时利用O形密封圈弹性体挤压后的支撑力来实现聚四氟乙烯滑环和金属表面的密封作用。

3.根据权利要求2所述的无杆式开口气缸组合式密封结构优化方法，其特征在于：上述步骤2中，针对组合式密封结构中的O形密封圈，因橡胶材料是一种超弹性材料，通过单轴拉伸压缩实验得出O形密封圈所用橡胶的应力-应变曲线，把应力-应变数据导入到ABAQUS材料参数模块中，拟合出O形密封圈橡胶材料的本构模型，即可确定O形密封圈的材料属性。

4.根据权利要求1所述的无杆式开口气缸组合式密封结构优化方法，其特征在于：上述步骤4中的优化数学模型如下：

目标函数：minf(X)

设计变量：X＝[X₁，X₂……X_n]

约束条件：X_{i_min}≤X_i≤X_{i_max}，i＝1，2……n

其中f(X)为聚四氟乙烯滑环与金属表面接触处滑环唇口的最大接触压力；X_i为密封结构的第i个设计变量；X_i_min为第i个设计变量的下限值，X_i_max为其上限值；n为设计变量的个数。

5.根据权利要求1所述的无杆式开口气缸组合式密封结构优化方法，其特征在于：上述步骤5中，利用Isight优化软件，集成ABAQUS有限元软件，在Command运行环境下调用密封结构参数化模型文件input.py，提交给ABAQUS求解器进行有限元分析计算，获得并提取目标响应文件output.txt；Isight软件的解析功能对输入文件中的设计变量赋值并进行判别，满足变量空间条件则提交给参数化模型文件运算，运算结束后提取目标响应结果；不满足条件则返回一个相对很大的罚因子，同时返回输入文件对设计变量重新赋值，从而把整个优化过程集成为一个可以自动执行的优化系统。

6.根据权利要求1所述的无杆式开口气缸组合式密封结构优化方法，其特征在于：步骤6中，优化算法采用MIGA和NLPQL的组合优化策略。