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《哈尔滨工业大学》 2011年
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太阳电池阵驱动电机橡胶密封件失效机理及试验研究

张佐  
【摘要】:步进电机作为太阳电池阵的驱动控制元件,是驱动机构的动力来源,是驱动机构完成驱动功能的关键部件之一。电机橡胶密封件一旦出现密封失效,将导致电机及整个驱动控制系统发生故障,造成巨大经济损失和难以想象的严重后果。因此,对电机密封失效研究成为亟待解决的问题。本文通过对橡胶材料的热循环有限元仿真及对其在真空热循环、辐照条件下的失效进行了试验研究。 对橡胶材料的非线性及超弹性进行了理论研究,推导出单轴拉伸条件下五常数Mooney-Rivilin模型的拉伸应力与伸长率的非线性力学关系。通过橡胶的恒温老化模型推导出了热循环条件下的老化变化关系,并提出了统计分析下热循环老化变化的寿命计算方法。 基于ANSYS有限元软件,建立了与试验相结合的橡胶三维有限元分析模型,并对模型进行了热循环载荷的应力分析,得到两种型号橡胶的温度传导、热通量、定向热流密度、应力、应变及位移的变化云图,这对分析橡胶材料随热循环的性能变化具有一定的参考意义。 由于橡胶材料在空间环境中受热循环及辐照的影响最为显著,因此,为了分析橡胶材料的性能随这两种环境条件的变化关系,设计了橡胶密封材料的真空热循环、真空辐照试验,并对处理后的试件性能采用拉伸力学性能测试与扫描电镜分析相结合的手段进行了研究,这种研究方法对在地面进行空间环境的模拟具有较高的借鉴价值。 通过橡胶真空热循环及真空辐照的老化失效试验数据分析表明:橡胶密封材料的拉断永久变形、拉断伸长率、拉伸强度随热循环载荷次数、辐照剂量的增加呈现递减的趋势,定伸应力、弹性模量则有着递增的趋势;在热循环载荷次数、辐照剂量较低时,橡胶材料以交联效应为主,当热循环载荷次数、辐照剂量较高时,则以降解效应为主。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ336.42

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【参考文献】
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