目前科研學(xué)者對(duì)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(duì)聚氨酯密封膠內(nèi)表面受載荷作用下的變形特性更是不曾涉及.本文結(jié)合連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，引入物質(zhì)空間、Euler(歐拉)空間以及對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系和物質(zhì)點(diǎn)表示聚氨酯密封膠內(nèi)、外表面變形前后的運(yùn)動(dòng)形式，結(jié)合微分平衡方程和超彈性Mooney-Rivlin材料本構(gòu)模型，建立聚氨酯密封膠自由變形階段的有限變形數(shù)學(xué)模型，簡(jiǎn)稱為自由變形數(shù)學(xué)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(chǔ)上進(jìn)一步得出聚氨酯密封膠內(nèi)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(nèi)、外表面的受力變形規(guī)律和相關(guān)參數(shù)變化對(duì)其密封性能的影響.聚氨酯密封膠工作原理某型號(hào)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(guò)程，圖中①表示防突結(jié)構(gòu)，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(wú)間隙相連，與套管之間存在環(huán)空間隙，如圖2(a)所示，此時(shí)聚氨酯密封膠處于無(wú)壓縮狀態(tài);初封時(shí)，聚氨酯密封膠承受由液壓力產(chǎn)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(nèi)、外表面同時(shí)發(fā)生不同程度的位移變形，假設(shè)聚氨酯密封膠材料的Poisson(泊松)比無(wú)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(huì)因軸向力作用產(chǎn)生徑向膨脹，膨脹后其外表面剛好與套管的內(nèi)壁接觸且認(rèn)為它們之間無(wú)壓力，聚氨酯密封膠內(nèi)表面和外表面同時(shí)發(fā)生不同程度的位移變形，這個(gè)過(guò)程即為自由變形過(guò)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(jìn)一步受到壓縮，聚氨酯密封膠的內(nèi)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(yīng)力大于壓力差，實(shí)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(jìn)一步加大了聚氨酯密封膠與套管間的接觸應(yīng)力，軸向壓縮量達(dá)到最大值，達(dá)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(guò)程(圖2(a)一(川的變形過(guò)程)。zope3.cn