液态火箭发动机对密封的可靠性要求很高,其密封性能的好坏将直接影响整个系统的性能。本文研究的组合密封结构是某型号液态火箭发动机上的动密封装置,其由一个聚四氟乙烯滑环和一个橡胶O形圈组成,要求在常温20℃到低温-40℃的范围内均能保持良好的静、动密封。对此组合密封结构在不同工作环境下的各种工作状态进行有限元模拟研究,可以全面分析此密封结构的密封性能,发现薄弱环节,提高密封可靠性,具有重要的意义。本文首先分析了聚四氟乙烯和橡胶的材料特性,由于橡胶的力学行为不能像金属材料一样简单地用弹性模量来描述,本文通过实验获得了丁腈橡胶在常温(20℃)和低温(-40℃)下的应力应变数据,并利用ANSYS软件拟合得到了此橡胶在常温和低温下的本构方程。建立了组合密封结构的有限元模型,分别对常温和低温两种环境下,组合密封结构的静止工作状态、往复工作状态进行数值模拟研究,获得了应力场、位移场分布及变形情况,全面分析了组合密封结构在不同环境、不同工况下的静、动密封性能。利用流体动力学理论,结合有限元模拟结果,计算出动态油膜厚度,与经验值吻合的很好;由作图法计算出接触区域各点处的油膜厚度,并绘制了油膜分布曲线;从理论上分析了泄漏量的影响因素,为提高密封的可靠性提供了指导。对影响本文密封结构密封性能的工况参数和结构参数进行了有限元数值模拟研究,找出了工作压力、预压缩量、唇前角、唇后角、滑环厚度、唇口偏移量等参数对密封性能的影响规律,并在此基础上对此密封结构进行了优化,得到了最优解。最后分析了组合密封结构的主要失效形式以及影响因素,重点研究了摩擦系数、加工精度、工作温度等对此密封结构失效的影响规律,为此类组合密封结构的设计提供了参考依据。