CN113340574B - 橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法包括：将橡胶材料制成标准橡胶测试块和成品密封件；测量橡胶性能指标；找出该种橡胶材料的老化临界值；通过公式

计算出老化反应时间t；通过公式

Description

橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法

技术领域

本发明属于材料产品使用寿命预测计算技术领域，特别涉及一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法。

背景技术

橡胶产品种类多样，使用历史悠久。其中有一类重要产品用于机械制品的密封部位，起到密封连接的作用。如橡胶密封圈、橡胶密封垫等产品，广泛应用于航天军工、动力机械、管道输送等行业领域。

随着橡胶密封件的大量广泛应用，其使用寿命成为人们越来越关心的问题。橡胶密封件在其使用环境中，由于受到各种因素的影响，如大气中氧气、阳光、风、臭氧分子等和水及油等工作介质及其温度的影响，使橡胶密封件的物理力学性能及其他性能逐渐发生劣化的过程而不断老化，橡胶密封件的使用寿命也逐渐耗尽。宏观表现就是发生漏水、漏油等质量问题，严重的甚至会影响到航天器材的飞行安全发生坠毁等灾难事故。因此对橡胶密封件的使用寿命进行科学评判就显得尤为重要。

目前对橡胶密封件的寿命进行评估计算已有多种方法，其中最著名的为按照已有的标准进行计算。如按照HG 3087、GB/T 20028、GB/T 27800等标准对各种橡胶密封件的预期使用寿命进行评估计算已经形成了行业惯例。但是，随着各种高性能橡胶密封件制品的大量出现及其使用环境、温度的不断拓展，原有的标准体系和计算方法越来越表现出其局限性，不能对橡胶密封件在特定环境中的使用寿命进行科学准确的评判。

因此，有必要建立一个适用的模型体系，对高性能橡胶密封制品在特定环境中的使用寿命进行评估计算，以适应行业发展的需要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明旨在提供一种橡胶产品使用寿命的准确预测计算方法，利用该方法可以对高性能橡胶密封件在较高温度(130℃-260℃)使用条件的使用寿命进行科学合理的评估与计算，并且计算过程合理，计算结果准确。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明的一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其中：它包括以下步骤：

(I)将橡胶材料制成标准橡胶测试块和成品密封件

将所检测的橡胶材料分别制成同样的若干个标准橡胶测试块，同时用上述橡胶材料分别制成同样的若干个成品密封件；

(II)、测量橡胶性能指标

将上述至少一个标准橡胶测试块压缩至预定高度后，测量其原始压缩应力值，在卸掉上述压缩后将标准橡胶测试块压入标准夹具中，其压缩量为原始高度的15-30％，同时将至少一个成品密封件进行工装连接密封；将上述夹有标准夹具的标准橡胶测试块和连接有工装的成品密封件同时放置在绝对温度T为363.15K～453.15K范围的一个老化箱内，在老化箱内保存1～210天，在每个绝对温度T及在该绝对温度所对应的老化试验周期t组成的一组试验条件，在一组试验条件下至少选用上述一个标准橡胶测试块和上述一个成品密封件，选择上述绝对温度范围363.15K～453.15K的3～10个温度，及老化试验周期t范围1～210天的10～20个时间，总共组成n组试验条件，分别测量出在上述试验条件下的标准橡胶测试块的压缩永久变形率ε_i或/和压缩应力保持率σ_i，并计算出在该试验条件下的测量橡胶性能指标y_i，y_i＝(1-ε_i)或y_i＝(σ_i)或y_i＝(1-ε_i+σ_i)/2；

(III)、找出该种橡胶材料的老化临界值

将经过步骤(II)进行老化试验的每个成品密封件分别进行密封性能试验，找出处于临界状态下的成品密封件，与上述临界状态下的成品密封件在同等试验条件下测量的标准橡胶测试块的橡胶性能指标y_i为该种橡胶材料的老化临界值y₀；

(IV)、计算橡胶性能指标预测值

(a)、用公式(1)建立模型

其中：

——计算出来的橡胶性能指标的预测值；

A——经验常数；

B——为阿伦尼乌斯常数，即频率因子；

E——为表观活化能，其单位为J·mol^-1或·kJ·mol^-1；

T——绝对温度，单位K；

R——摩尔气体常数，单位J/mol·K，R＝8.314J/mol·K；

e——自然对数的底；

t——老化反应时间，单位为年；

α——温度指数常数；

β——活化能指数常数；

γ——老化时间指数常数；

(b)、建立n组试验数据的矩阵

对公式(1)的等式两侧同时除以A，然后对等式两侧进行两次以自然对数为底的对数运算，恒等变换后得到

令上述公式(2)中的

ln(t)＝X₁，

ln(T)＝X₃，b₀＝ln(B)，b₁＝γ，b₂＝[-(E/R)^β]，b₃＝α；

公式(2)变为如下公式(3)

Y＝b₀+b₁X₁+b₂X₂+b₃X₃...................................(3)

将步骤(II)的n组试验数据代入公式(3)得出由n个方程组成的公式(4)

Y₁＝b₀+b₁X₁₁+b₂X₂₁+b₃X₃₁

Y₂＝b₀+b₁X₁₂+b₂X₂₂+b₃X₃₂

.....................

Y_n＝b₀+b₁X_1n+b₂X_2n+b₃X_3n...................................(4)

将步骤(II)的n组试验数据代入公式(3)得出由n个方程组成的公式(4)；

将公式(4)建立以下三个矩阵

(c)、通过A值和β值的设定，找出与测量橡胶性能指标y_i最接近的方程

在A的取值范围内找到h个点，在β的取值范围内找到j个点，将h个点分别与j个点组合，得到h*j个组合，将上述每个h*j个组合的A值和β值分别代入矩阵(5)、矩阵(6)和矩阵(7)中，

根据三元线性回归算法运算得到系数矩阵φ＝(XˊX)^-1XˊY................(8)

在公式(8)中，X’为X的转置矩阵，(X′X)^-1为(X′X)的逆矩阵

即得到在设定A值和β值下的b₀，b₁，b₂，b₃，通过上述b₀，b₁，b₂，b₃计算出E、α、γ和B值；将每个h*j个组合的A、β、E、α、γ和B分别代入公式(1)，得出h*j个上述标准橡胶测试块在其所对应的n组试验条件下的预测橡胶性能指标

计算方程，并且通过以下公式(9)计算出h*j个I值：

在公式(9)中：

y_i为在一组试验条件下的标准橡胶测试块的测量橡胶性能指标；

为将同一组试验条件下，将所对应绝对温度T和老化试验周期t代入公式(1)所算出的预测值；

n为n组试验条件；

比较所算出的h*j个I值，找出最小I值所对应的预测橡胶性能指标

方程，即得到了最接近测量橡胶性能指标的方程：

公式(10)中的A、β、E、α、γ和B已被算出；

(d)、通过公式(10)求出橡胶产品的使用寿命，即老化反应时间t

将步骤(III)中的该种橡胶材料的老化临界值y₀值代入上述公式(10)的左侧，将实际工况下的绝对温度T代入公式(10)的右侧，即可求出在实际工况绝对温度T下的该老化反应时间t，求出的t值即为橡胶产品在该温度下的预期使用寿命；

(e)、在给定(1-c)的置信水平下，进一步求得预期使用寿命下限年限

在式子中：

n—试验数据的点数；

c——置信水平；

——L为τ分布临界值，在n和c确定后，根据τ分布临界值表查出L；

X₀—初始自变量矩阵

X₀＝|1 ln(t×365) 1/(T)^β ln(T)|......(13)

在公式(13)中：T为绝对温度，单位K；

t——老化反应时间，单位为年；

X——同公式(5)中的X，X′为X的转置矩阵，(X′X)^-1为(X′X)的逆矩阵

——剩余标准差,

将实际工况下的绝对温度T代入公式(11)中的X₀矩阵中，将预测年限t限定在0-200年的范围内，逐次以0.001递增，分别计算出

当

时，所代入的年限t为给定(1-c)的置信水平下，得到预期使用寿命下限年限；

通过步骤(d)，得出在设定温度下的预期使用寿命；通过步骤(e)，得出在给定(1-c)的置信水平下和设定温度下的预期使用寿命下限年限。

本发明的一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其中：所述标准橡胶测试块为直径为13mm±0.5mm，高度为6.3mm±0.3mm的圆柱体，所述成品密封件为在实际装配中使用的密封件。

本发明的一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其中：在步骤(c)中，A的取值范围为max(y_i)+0.0002至max(y_i)+1.3；β的取值范围为0至6。

本发明的一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其中：在步骤(c)中，先选定A取值为max(y_i)+0.0002，然后在β的取值范围内均匀地选出j个值，每个A的取值分别与j个β的取值组成j组，然后重复上述步骤，A取值逐次以0.0001递增至max(y_i)+1.3，在A的取值范围内选取的h个点分别与β的取值范围内选出j个点相对应组成h*j个组；或者先选定β取值为0；然后在A的取值范围内均匀地选出h个值，每个β的取值分别与h个A的取值组成h组，然后重复上述步骤，β取值逐次以0.01递增至6，在β的取值范围内选取的j个点分别与A取值范围内选出h个点相对应组成h*j个组。

本发明的一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其中：在步骤(II)中，选取绝对温度T分别为363.15K、373.15K、383.15K、393.15K、403.15K五个温度，老化试验周期t分别为1、3、7、14、27、42、56、70、84、100、125、150、180、210天。

本发明的一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其中：在同样一组试验条件下，分别测量出至少三个标准橡胶测试块的压缩永久变形率，计算出上述至少三个标准橡胶测试块的压缩永久变形率平均值即为在该组试验条件下的压缩永久变形率ε；分别测量出至少三个标准橡胶测试块的压缩应力保持率σ，计算出上述至少三个标准橡胶测试块的压缩应力保持率的平均值即为在该组试验条件下的压缩应力保持率σ。

本发明的一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其中：所述压缩永久变形率ε为将夹有标准夹具的标准橡胶测试块放入一组试验条件的老化箱中若干天后，将夹有标准夹具的标准橡胶测试块从老化箱中取出，拆掉标准橡胶测试块上的标准夹具后，标准橡胶测试块在老化后所发生的永久变形量与其初始压缩量之比。

本发明的一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其中：所述压缩应力保持率σ为将夹有标准夹具的标准橡胶测试块放入一组试验条件的老化箱中若干天后，将夹有标准夹具的标准橡胶测试块从老化箱中取出，拆掉标准橡胶测试块上的标准夹具后，将上述标准橡胶测试块压缩至步骤(II)的预定高度后所得到的应力值与其原始压缩应力值之比，预定高度为原始高度的70-90％。

本发明的一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其中：所述成品密封件的临界状态是指成品密封件从处于密封状态到处于非密封状态的过度状态。

本发明的优点在于：本发明提供了一种橡胶材料产品预期使用寿命的评估方法，能够在考虑橡胶材料产品初始装配压缩率及使用环境温度的条件下，计算出橡胶材料产品的预期使用寿命，为管线的设计提供了依据，减少了管道的维修开挖次数，有利于提高管道运行效率，从而保证管线的输水性能。另外，降低了橡胶材料产品的更换，提高了产品利用率，节约材料降低成本。可有效避免因橡胶材料产品而导致的管道故障，有利于提高管道的整体服役寿命年限。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、模型复杂，预测结果精确。所发明模型为三层模型，即因变量为自变量的指数的指数关系，求解结果更接近于实际，预测结果精度更高；

2、模型适用性广，可以在较宽的温度范围内预测橡胶密封产品的预期使用寿命；

3、可以在保证计算精确度的基础上，计算给定置信度下橡胶材料产品的预期使用寿命下限年限。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面对本发明的实施例进行详细说明。

本发明的一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法包括以下步骤：

(I)将橡胶材料制成标准橡胶测试块和成品密封件

将所检测的橡胶材料分别制成同样的若干个标准橡胶测试块，所述标准橡胶测试块为直径为13mm±0.5mm，高度为6.3mm±0.3mm的圆柱体；同时用上述橡胶材料分别制成同样的若干个成品密封件，成品密封件为在实际装配中使用的密封件；

(II)、测量橡胶性能指标

将上述至少一个标准橡胶测试块压缩至预定高度后，测量其原始压缩应力值，在卸掉上述压缩后将标准橡胶测试块压入标准夹具中，其压缩量为原始高度的15-30％，例如其压缩量为原始高度的20％，同时将至少一个成品密封件进行工装连接密封；将上述夹有标准夹具的标准橡胶测试块和连接有工装的成品密封件同时放置在绝对温度T为363.15K～453.15K范围的一个老化箱内，在老化箱内保存1～210天，在每个绝对温度T及在该绝对温度所对应的老化试验周期t组成的一组试验条件，在一组试验条件下至少选用上述一个标准橡胶测试块和上述一个成品密封件，选择上述绝对温度范围363.15K～453.15K的3～10个温度，及老化试验周期t范围1～210天的10～20个时间，例如：选取绝对温度T分别为363.15K、373.15K、383.15K、393.15K、403.15K五个温度，老化试验周期t分别为1、3、7、14、27、42、56、70、84、100、125、150、180、210天，总共组成70组试验条件，分别测量出在上述试验条件下的标准橡胶测试块的压缩永久变形率ε_i，并计算出在该试验条件下的测量橡胶性能指标y_i，y_i＝(1-ε_i)；或者分别测量出在上述试验条件下的标准橡胶测试块的压缩应力保持率σ_i，并计算出在该试验条件下的测量橡胶性能指标y_i，y_i＝(σ_i)；或者分别测量出在上述试验条件下的标准橡胶测试块的压缩永久变形率ε_i和压缩应力保持率σ_i，并计算出在该试验条件下的测量橡胶性能指标y_i，y_i＝(1-ε_i+σ_i)/2，上述三种方式只计算出一种即可，在整个运算过程中始终使用同一种y_i；

在同样一组试验条件下，分别测量出至少三个标准橡胶测试块的压缩永久变形率，计算出上述至少三个标准橡胶测试块的压缩永久变形率平均值即为在该组试验条件下的压缩永久变形率ε；分别测量出至少三个标准橡胶测试块的压缩应力保持率σ，计算出上述至少三个标准橡胶测试块的压缩应力保持率的平均值即为在该组试验条件下的压缩应力保持率σ

压缩永久变形率ε为将夹有标准夹具的标准橡胶测试块放入一组试验条件的老化箱中若干天后，将夹有标准夹具的标准橡胶测试块从老化箱中取出，拆掉标准橡胶测试块上的标准夹具后，标准橡胶测试块在老化后所发生的永久变形量与其初始压缩量之比。

压缩应力保持率σ为将夹有标准夹具的标准橡胶测试块放入一组试验条件的老化箱中若干天后，将夹有标准夹具的标准橡胶测试块从老化箱中取出，拆掉标准橡胶测试块上的标准夹具后，将上述标准橡胶测试块压缩至预定高度后所得到的应力值与其原始压缩应力值之比，预定高度为原始高度的70-90％,例如：80％；

(III)、找出该种橡胶材料的老化临界值

将经过步骤(II)进行老化试验的每个成品密封件分别进行密封性能试验，找出处于临界状态下的成品密封件，成品密封件的临界状态是指成品密封件从处于密封状态到处于非密封状态的过度状态，与上述临界状态下的成品密封件在同等试验条件下测量的标准橡胶测试块的橡胶性能指标y_i为该种橡胶材料的老化临界值y₀；例如：在高温453.15K(180℃)温度下将所述橡胶材料产品分别老化到y_i为0.6、0.5、0.4、0.3、0.2的条件下；将上述已经老化到物理性能y_i分别为0.6、0.5、0.4、0.3、0.2的橡胶材料产品装配到实际工况条件下进行密封性能试验，确定密封失效的临界物理性能y₀值为0.5；

(IV)、计算橡胶性能指标预测值

(a)、用公式(1)建立模型

其中：

——计算出来的橡胶性能指标的预测值；

A——经验常数；

B——为阿伦尼乌斯常数，即频率因子；

E——为表观活化能，其单位为J·mol^-1或·kJ·mol^-1；

T——绝对温度，单位K；

R——摩尔气体常数，单位J/mol·K，R＝8.314J/mol·K；

e——自然对数的底；

t——老化反应时间，单位为年；

α——温度指数常数；

β——活化能指数常数；

γ——老化时间指数常数；

(b)、建立n组试验数据的矩阵

对公式(1)的等式两侧同时除以A，然后对等式两侧进行两次以自然对数为底的对数运算，恒等变换后得到

令上述公式(2)中的

ln(t)＝X₁，

ln(T)＝X₃，b₀＝ln(B)，b₁＝γ，b₂＝[-(E/R)^β]，b₃＝α；

公式(2)变为如下公式(3)

Y＝b₀+b₁X₁+b₂X₂+b₃X₃...................................(3)

将步骤(II)的n组试验数据代入公式(3)得出由n个方程组成的公式(4)

Y₁＝b₀+b₁X₁₁+b₂X₂₁+b₃X₃₁

Y₂＝b₀+b₁X₁₂+b₂X₂₂+b₃X₃₂

.....................

Y_n＝b₀+b₁X_1n+b₂X_2n+b₃X_3n...................................(4)

将步骤(II)的n组试验数据代入公式(3)得出由n个方程组成的公式(4)；

将公式(4)建立以下三个矩阵

(c)、通过A值和β值的设定，找出与测量橡胶性能指标y_i最接近的方程

在A的取值范围为max(y_i)+0.0002至max(y_i)+1.3内找到h个点，在β的取值范围为0至6内找到j个点，将h个点分别与j个点组合，得到h*j个组合，可以使用方法(一)：即先选定A取值为max(y_i)+0.0002，然后在β的取值范围内均匀地选出j个值，每个A的取值分别与j个β的取值组成j组，然后重复上述步骤，A取值逐次以0.0001递增至max(y_i)+1.3，在A的取值范围内选取的h个点分别与β的取值范围内选出j个点相对应组成h*j个组；或者使用方法(二)：即先选定β取值为0；然后在A的取值范围内均匀地选出h个值，每个β的取值分别与h个A的取值组成h组，然后重复上述步骤，β取值逐次以0.01递增至6，在β的取值范围内选取的j个点分别与A取值范围内选出h个点相对应组成h*j个组，将上述每个h*j个组合的A值和β值分别代入矩阵(5)、矩阵(6)和矩阵(7)中；

根据三元线性回归算法运算得到系数矩阵φ＝(XˊX)^-1XˊY................(8)

在公式(8)中，X’为X的转值矩阵，(X′X)^-1为(X′X)的逆矩阵

即得到在设定A值和β值下的b₀，b₁，b₂，b₃，通过上述b₀，b₁，b₂，b₃计算出E、α、γ和B值；将每个h*j个组合的A、β、E、α、γ和B分别代入公式(1)，得出h*j个上述标准橡胶测试块在其所对应的n组试验条件下的预测橡胶性能指标

计算方程，并且通过以下公式(9)计算出h*j个I值：

在公式(9)中：

y_i为在一组试验条件下的标准橡胶测试块的测量橡胶性能指标；

为将同一组试验条件下，将所对应绝对温度T和老化试验周期t代入公式(1)所算出的预测值；

n为n组试验条件；

比较所算出的h*j个I值，找出最小I值所对应的预测橡胶性能指标

方程，即得到了最接近测量橡胶性能指标的方程：

公式(10)中的A、β、E、α、γ和B已被算出，利用计算机编程求解，可以求得A值为1.05，β值为1.50，ln(B)值为-28.46，E值为9005.49，α值为4.44，γ值为0.0636；

(d)、通过公式(10)求出橡胶产品的使用寿命，即老化反应时间t

将步骤(III)中的该种橡胶材料的老化临界值y₀值代入上述公式(10)的左侧，将实际工况下的绝对温度T＝403.15K(130℃)代入公式(10)的右侧，即可求出在实际工况绝对温度403.15K(130℃)下的该老化反应时间103.66年，求出的t值即为橡胶产品在该温度下的预期使用寿命；

(e)、在给定(1-c)的置信水平下，进一步求得预期使用寿命下限年限

在式子中：

n—试验数据的点数；

c——置信水平；

L_1-c/2(n-3-1)——L为τ分布临界值，在n和c确定后，根据τ分布临界值表查出L；

X₀—初始自变量矩阵

X₀＝|1 ln(t×365) 1/(T)^β ln(T)|......(13)

在公式(13)中：T为绝对温度，单位K；

t——老化反应时间，单位为年；

X——同公式(5)中的X，X’为X的转置矩阵，(X′X)^-1为(X′X)的逆矩阵

——剩余标准差,

将实际工况下的绝对温度T＝403.15K(130℃)代入公式(11)中的X₀矩阵中，将预测年限t限定在0-200年的范围内，逐次以0.001递增，分别计算出

当

时，所代入的年限t为给定95％的置信水平下，其预期使用寿命下限为84.20年；

通过步骤(d)，得出在403.15K绝对温度下的预期使用寿命为103.66年；通过步骤(e)，得出在给定95％的置信水平下和403.15K绝对温度下的预期使用寿命下限为84.20年。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(I)将橡胶材料制成标准橡胶测试块和成品密封件

将所检测的橡胶材料分别制成同样的若干个标准橡胶测试块，同时用上述橡胶材料分别制成同样的若干个成品密封件；

(II)、测量橡胶性能指标

将上述至少一个标准橡胶测试块压缩至预定高度后，测量其原始压缩应力值，在卸掉上述压缩后将标准橡胶测试块压入标准夹具中，其压缩量为原始高度的15-30％，同时将至少一个成品密封件进行工装连接密封；将上述夹有标准夹具的标准橡胶测试块和连接有工装的成品密封件同时放置在绝对温度T为363.15K～453.15K范围的一个老化箱内，在老化箱内保存1～210天，在每个绝对温度T及在该绝对温度所对应的老化试验周期t组成的一组试验条件，在一组试验条件下至少选用上述一个标准橡胶测试块和上述一个成品密封件，选择上述绝对温度范围363.15K～453.15K的3～10个温度，及老化试验周期t范围1～210天的10～20个时间，总共组成n组试验条件，分别测量出在上述试验条件下的标准橡胶测试块的压缩永久变形率ε_i或/和压缩应力保持率σ_i，并计算出在该试验条件下的测量橡胶性能指标y_i，y_i＝(1-ε_i)或y_i＝(σ_i)或y_i＝(1-ε_i+σ_i)/2；

(III)、找出该种橡胶材料的老化临界值

将经过步骤(II)进行老化试验的每个成品密封件分别进行密封性能试验，找出处于临界状态下的成品密封件，与上述临界状态下的成品密封件在同等试验条件下测量的标准橡胶测试块的橡胶性能指标y_i为该种橡胶材料的老化临界值y₀；

(IV)、计算橡胶性能指标预测值

(a)、用公式(1)建立模型

其中：

——计算出来的橡胶性能指标的预测值；

A——经验常数；

B——为阿伦尼乌斯常数，即频率因子；

E——为表观活化能，其单位为J·mol^-1或·kJ·mol^-1；

T——绝对温度，单位K；

R——摩尔气体常数，单位J/mol·K，R＝8.314J/mol·K；

e——自然对数的底；

t——老化反应时间，单位为年；

α——温度指数常数；

β——活化能指数常数；

γ——老化时间指数常数；

(b)、建立n组试验数据的矩阵

对公式(1)的等式两侧同时除以A，然后对等式两侧进行两次以自然对数为底的对数运算，恒等变换后得到

令上述公式(2)中的

ln(t)＝X₁，

ln(T)＝X₃，b₀＝ln(B)，b₁＝γ，b₂＝[-(E/R)^β]，b₃＝α；

公式(2)变为如下公式(3)

Y＝b₀+b₁X₁+b₂X₂+b₃X₃...................................(3)

将步骤(II)的n组试验数据代入公式(3)得出由n个方程组成的公式(4)

Y₁＝b₀+b₁X₁₁+b₂X₂₁+b₃X₃₁

Y₂＝b₀+b₁X₁₂+b₂X₂₂+b₃X₃₂

.....................

Y_n＝b₀+b₁X_1n+b₂X_2n+b₃X_3n...................................(4)

将步骤(II)的n组试验数据代入公式(3)得出由n个方程组成的公式(4)；

将公式(4)建立以下三个矩阵

(c)、通过A值和β值的设定，找出与测量橡胶性能指标y_i最接近的方程

在A的取值范围内找到h个点，在β的取值范围内找到j个点，将h个点分别与j个点组合，得到h*j个组合，将上述每个h*j个组合的A值和β值分别代入矩阵(5)、矩阵(6)和矩阵(7)中，

根据三元线性回归算法运算得到系数矩阵φ＝(XˊX)^-1XˊY................(8)

在公式(8)中，X’为X的转置矩阵，(X′X)^-1为(X′X)的逆矩阵

即得到在设定A值和β值下的b₀，b₁，b₂，b₃，通过上述b₀，b₁，b₂，b₃计算出E、α、γ和B值；将每个h*j个组合的A、β、E、α、γ和B分别代入公式(1)，得出h*j个上述标准橡胶测试块在其所对应的n组试验条件下的预测橡胶性能指标

计算方程，并且通过以下公式(9)计算出h*j个I值：

在公式(9)中：

y_i为在一组试验条件下的标准橡胶测试块的测量橡胶性能指标；

为将同一组试验条件下，将所对应绝对温度T和老化试验周期t代入公式(1)所算出的预测值；

n为n组试验条件；

比较所算出的h*j个I值，找出最小I值所对应的预测橡胶性能指标

方程，即得到了最接近测量橡胶性能指标的方程：

公式(10)中的A、β、E、α、γ和B已被算出；

(d)、通过公式(10)求出橡胶产品的使用寿命，即老化反应时间t

将步骤(III)中的该种橡胶材料的老化临界值y₀值代入上述公式(10)的左侧，将实际工况下的绝对温度T代入公式(10)的右侧，即可求出在实际工况绝对温度T下的该老化反应时间t，求出的t值即为橡胶产品在该温度下的预期使用寿命；

(e)、在给定(1-c)的置信水平下，进一步求得预期使用寿命下限年限

在式子中：

n—试验数据的点数；

c——置信水平；

L_1-c/2(n-3-1)——L为τ分布临界值，在n和c确定后，根据τ分布临界值表查出L；

X₀—初始自变量矩阵

X₀＝|1 ln(t×365) 1/(T)^β ln(T)|……(13)

在公式(13)中：T为绝对温度，单位K；

t——老化反应时间，单位为年；

X——同公式(5)中的X，X’为X的转置矩阵，(X′X)^-1为(X′X)的逆矩阵

——剩余标准差,

将实际工况下的绝对温度T代入公式(11)中的X₀矩阵中，将预测年限t限定在0-200年的范围内，逐次以0.001递增，分别计算出

当

时，所代入的年限t为给定(1-c)的置信水平下，得到预期使用寿命下限年限；

通过步骤(d)，得出在设定温度下的预期使用寿命；通过步骤(e)，得出在给定(1-c)的置信水平下和设定温度下的预期使用寿命下限年限。

2.如权利要求1所述的橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其特征在于：所述标准橡胶测试块为直径为13mm±0.5mm，高度为6.3mm±0.3mm的圆柱体，所述成品密封件为在实际装配中使用的密封件。

3.如权利要求2所述的橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其特征在于：在步骤(c)中，A的取值范围为max(y_i)+0.0002至max(y_i)+1.3；β的取值范围为0至6。

4.如权利要求3所述的橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其特征在于：在步骤(c)中，先选定A取值为max(y_i)+0.0002，然后在β的取值范围内均匀地选出j个值，每个A的取值分别与j个β的取值组成j组，然后重复上述步骤，A取值逐次以0.0001递增至max(y_i)+1.3，在A的取值范围内选取的h个点分别与β的取值范围内选出j个点相对应组成h*j个组；或者先选定β取值为0；然后在A的取值范围内均匀地选出h个值，每个β的取值分别与h个A的取值组成h组，然后重复上述步骤，β取值逐次以0.01递增至6，在β的取值范围内选取的j个点分别与A取值范围内选出h个点相对应组成h*j个组。

5.如权利要求4所述的橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其特征在于：在步骤(II)中，选取绝对温度T分别为363.15K、373.15K、383.15K、393.15K、403.15K五个温度，老化试验周期t分别为1、3、7、14、27、42、56、70、84、100、125、150、180、210天。

6.如权利要求5所述的橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其特征在于：在同样一组试验条件下，分别测量出至少三个标准橡胶测试块的压缩永久变形率，计算出上述至少三个标准橡胶测试块的压缩永久变形率平均值即为在该组试验条件下的压缩永久变形率ε；分别测量出至少三个标准橡胶测试块的压缩应力保持率σ，计算出上述至少三个标准橡胶测试块的压缩应力保持率的平均值即为在该组试验条件下的压缩应力保持率σ。

7.如权利要求6所述的橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其特征在于：所述压缩永久变形率ε为将夹有标准夹具的标准橡胶测试块放入一组试验条件的老化箱中若干天后，将夹有标准夹具的标准橡胶测试块从老化箱中取出，拆掉标准橡胶测试块上的标准夹具后，标准橡胶测试块在老化后所发生的永久变形量与其初始压缩量之比。

8.如权利要求7所述的橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其特征在于：所述压缩应力保持率σ为将夹有标准夹具的标准橡胶测试块放入一组试验条件的老化箱中若干天后，将夹有标准夹具的标准橡胶测试块从老化箱中取出，拆掉标准橡胶测试块上的标准夹具后，将上述标准橡胶测试块压缩至步骤(II)的预定高度后所得到的应力值与其原始压缩应力值之比，预定高度为原始高度的70-90％。

9.如权利要求8所述的橡胶密封产品使用寿命的准确预测计算方法，其特征在于：所述成品密封件的临界状态是指成品密封件从处于密封状态到处于非密封状态的过度状态。