目前科研學者對影響封隔器聚氨酯密封膠密封性能不能忽視的自由變形階有限變形特性的研究還較少，對聚氨酯密封膠內表面受載荷作用下的變形特性更是不曾涉及.本文結合連續(xù)介質力學理論，引入物質空間、Euler(歐拉)空間以及對應的坐標系和物質點表示聚氨酯密封膠內、外表面變形前后的運動形式，結合微分平衡方程和超彈性Mooney-Rivlin材料本構模型，建立聚氨酯密封膠自由變形階段的有限變形數(shù)學模型，簡稱為自由變形數(shù)學模型，在研究得出聚氨酯密封膠外表面受力變形特性的基礎上進一步得出聚氨酯密封膠內表面受軸向載荷作用下的非線性變形解析解，討論了聚氨酯密封膠內、外表面的受力變形規(guī)律和相關參數(shù)變化對其密封性能的影響.聚氨酯密封膠工作原理某型號的壓裂用壓縮式封隔器，如圖1所示.圖2給出了聚氨酯密封膠變形過程，圖中①表示防突結構，②表示聚氨酯密封膠，③表示套管，④表示中心管.它的密封元件聚氨酯密封膠與中心管無間隙相連，與套管之間存在環(huán)空間隙，如圖2(a)所示，此時聚氨酯密封膠處于無壓縮狀態(tài);初封時，聚氨酯密封膠承受由液壓力產生的軸向載荷F。發(fā)生徑向位移，隨著液壓力的增大，聚氨酯密封膠內、外表面同時發(fā)生不同程度的位移變形，假設聚氨酯密封膠材料的Poisson(泊松)比無限接近0.5，即壓力作用下聚氨酯密封膠的體積不變，這樣聚氨酯密封膠就會因軸向力作用產生徑向膨脹，膨脹后其外表面剛好與套管的內壁接觸且認為它們之間無壓力，聚氨酯密封膠內表面和外表面同時發(fā)生不同程度的位移變形，這個過程即為自由變形過程，如圖2 b所示;在坐封力只(只>  Fo)作用下，聚氨酯密封膠軸向進一步受到壓縮，聚氨酯密封膠的內徑與中心管接觸，外徑完全和套管壁接觸，徑向變形受到約束，聚氨酯密封膠與套管之間的密封面上的接觸應力大于壓力差，實現(xiàn)坐封，如圖2(c)所示;在工作壓差作用下，聚氨酯密封膠的徑向變形約束進一步加大了聚氨酯密封膠與套管間的接觸應力，軸向壓縮量達到最大值，達到完全密封狀態(tài)，也就是穩(wěn)定變形階段，如圖2(d)所示.本文主要研究聚氨酯密封膠從初始安裝到初封狀態(tài)的自由變形過程(圖2(a)一(川的變形過程)。www.en0rth.com.cn