Un nuevo método para la evaluación de la vida útil de los O-rings basado en el modelo de degradación del rendimiento de sellado y el modelo de red neuronal artificial
Autores: Wang, Xiaojia; Huang, Yu; Zhang, Jianning; Wang, Zihui; Hu, Weiping; Song, Chao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un nuevo método para la evaluación de la vida útil de los O-rings basado en el modelo de degradación del rendimiento de sellado y el modelo de red neuronal artificial
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Efectividad
Estabilidad
Estructuras de sellado
Juntas tóricas
Sistemas de ingeniería
Vida útil
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La efectividad y estabilidad de las estructuras de sellado y los anillos O en ingeniería no solo impactan el rendimiento y la seguridad de los sistemas de ingeniería, sino que también afectan directamente la vida útil operativa y los costos de mantenimiento del equipo. Este estudio propone un método de evaluación de la vida útil de envejecimiento para los anillos de sellado basado en un modelo de degradación del rendimiento de sellado y un modelo de red neuronal artificial (ANN). Primero, se analizó el impacto de las relaciones de compresión en el rendimiento de sellado del anillo O utilizando simulaciones numéricas macro-micro integrales. A continuación, se realizaron pruebas de envejecimiento acelerado bajo cinco condiciones de temperatura diferentes, y se desarrolló un modelo de degradación del rendimiento del anillo O basado en un modelo de curva dinámica, ampliando los datos de degradación. Además, se propone un método de evaluación de la vida útil de envejecimiento para los anillos O basado en el modelo ANN para predecir la vida útil de envejecimiento de los anillos O bajo diferentes temperaturas y conjuntos de compresión. Los resultados indican que en aplicaciones prácticas, se debe seleccionar una relación de compresión adecuada para el anillo O, y se deben priorizar las estructuras de sellado con menor estrés de Von Mises bajo la condición de que el estrés de contacto sea mayor que la presión del medio. Además, el modelo de degradación del rendimiento del anillo O establecido se alinea bien con los resultados experimentales. El modelo ANN propuesto demuestra una buena efectividad en la predicción de la vida útil de envejecimiento de los anillos O bajo diferentes condiciones de operación y conjuntos seleccionados. El modelo ANN logró un error cuadrático medio (RMSE) de 1.8264, un coeficiente de determinación (R) de 0.9999 y un error porcentual absoluto medio (MAPE) de 8.05%, demostrando alta precisión en la predicción y capacidad de generalización. Este método ofrece un enfoque efectivo para el diseño de estructuras de sellado en ingeniería y la predicción de la vida útil de envejecimiento de los anillos de sellado.
Descripción
La efectividad y estabilidad de las estructuras de sellado y los anillos O en ingeniería no solo impactan el rendimiento y la seguridad de los sistemas de ingeniería, sino que también afectan directamente la vida útil operativa y los costos de mantenimiento del equipo. Este estudio propone un método de evaluación de la vida útil de envejecimiento para los anillos de sellado basado en un modelo de degradación del rendimiento de sellado y un modelo de red neuronal artificial (ANN). Primero, se analizó el impacto de las relaciones de compresión en el rendimiento de sellado del anillo O utilizando simulaciones numéricas macro-micro integrales. A continuación, se realizaron pruebas de envejecimiento acelerado bajo cinco condiciones de temperatura diferentes, y se desarrolló un modelo de degradación del rendimiento del anillo O basado en un modelo de curva dinámica, ampliando los datos de degradación. Además, se propone un método de evaluación de la vida útil de envejecimiento para los anillos O basado en el modelo ANN para predecir la vida útil de envejecimiento de los anillos O bajo diferentes temperaturas y conjuntos de compresión. Los resultados indican que en aplicaciones prácticas, se debe seleccionar una relación de compresión adecuada para el anillo O, y se deben priorizar las estructuras de sellado con menor estrés de Von Mises bajo la condición de que el estrés de contacto sea mayor que la presión del medio. Además, el modelo de degradación del rendimiento del anillo O establecido se alinea bien con los resultados experimentales. El modelo ANN propuesto demuestra una buena efectividad en la predicción de la vida útil de envejecimiento de los anillos O bajo diferentes condiciones de operación y conjuntos seleccionados. El modelo ANN logró un error cuadrático medio (RMSE) de 1.8264, un coeficiente de determinación (R) de 0.9999 y un error porcentual absoluto medio (MAPE) de 8.05%, demostrando alta precisión en la predicción y capacidad de generalización. Este método ofrece un enfoque efectivo para el diseño de estructuras de sellado en ingeniería y la predicción de la vida útil de envejecimiento de los anillos de sellado.