非均匀溶胀行为对氢化丁腈橡胶(HNBR)力学性能的影响机制研究

针对氢化丁腈橡胶(HNBR)在高温高压(HTHP)环境中溶胀导致的密封性能劣化问题，研究人员通过溶胀实验与有限元模拟(FEA)揭示了85HA与90HA两种硬度试样的非均匀溶胀规律。研究发现168小时后溶胀度达99%以上时应力分布趋于均匀，90HA试样展现更优抗溶胀性，为工程密封材料设计提供重要理论支撑。

　　

当氢化丁腈橡胶(Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber, HNBR)遭遇高温高压(HTHP)的严苛环境时，这种常用于密封件的材料会像海绵吸水般发生溶胀。有趣的是，溶胀过程并非均匀展开——就像气球不同部位膨胀速度各异，85HA(邵氏A硬度85)和90HA试样在24小时内的溶胀度分别达到78.59%和74.91%，内部应力分布呈现"中心高边缘低"的梯度特征。

通过精妙的有限元分析(FEA)模拟，研究者捕捉到溶胀168小时后材料行为的戏剧性转变：溶胀度突破99%大关时，应力分布完成从"山峰状"到"平原状"的进化。特别值得注意的是，90HA试样始终保持着更强的"抗膨胀力"，这种硬度与溶胀抵抗力的正相关关系，为设计更耐用的工程密封件提供了关键参数。实验与模拟的高度吻合，验证了该模型在预测非均匀溶胀场景下的可靠性。