管路密封广泛应用于工作在航空、航天、航海等各种复杂环境下的液压系统中,是保障流体介质有效输送的重要元件。管路密封一旦发生泄漏将严重危害系统的安全,因而管路密封性能的分析是关系到系统可靠性的关键课题。密封界面由于表面粗糙度的随机性呈现出高度的复杂性,粗糙表面形貌和施加载荷是影响密封性能的关键参数。目前,国内外在金属接触密封设计中尚缺少有效评估粗糙表面形貌、施加载荷与密封性能之间定量关系的分析方法。鉴于此,本文建立了一套预测粗糙表面形貌、施加载荷与密封性能之间关系的定量分析方法,可为管路密封的设计提供指导,主要研究工作如下:首先,针对密封粗糙表面形貌进行三维几何建模,采用自相关函数法获得粗糙表面点云数据,利用自动建模程序将点云数据转化为几何模型。该方法实现了三维随机粗糙表面的自动建模过程,并保留了表面粗糙度的微观细节,为粗糙表面的接触力学分析提供了参数化的几何模型。然后,采用有限元法对粗糙表面与刚性平面进行弹塑性接触力学模拟分,得到接触面积比与表面形貌参数及施加载荷的关系。结果表明:表面形貌参数与施加载荷显著影响接触面积比的大小;均方根粗糙度越小、表面波动程度越小、施加载荷越大接触面积比越大。其次,为解决巨大变量样本空间遍历计算难于实现的问题,提出了采用正交实验法建立粗糙表面形貌参数、施加载荷与接触面积比之间的函数关系的方法。检验结果表明:拟合函数的计算结果满足精度要求,正交实验法能够取代大规模有限元接触力学计算,显著提高接触面积比计算的效率。最后,基于逾渗理论构建接触界面栅格模型,以泄漏概率作为判断密封性能的指标参数,采用自动寻径算法计算分析密封-泄漏的转变特性。结果表明,随着接触面积比的增大,密封泄漏概率存在急剧下降的的现象;表面粗糙度越小、波动度越小、施加载荷越大就会使接触面积越大,密封性能越好。从而,形成了由粗糙表面、施加载荷直接预测密封性能的方法。