橡胶在动态载荷下的能量损耗分析

以交联密度不同的同类轮胎胎面胶A1和A2为研究对象,通过动态拉伸实验得到储能模量及损耗模量随频率变化的曲线.建立了黏弹性广义Maxwell模型来定量分析不同温度的橡胶在不同频率的动态载荷下的能量损耗.采用非线性规划的方法分别在低频(10~25 Hz)及高频(25~60 Hz)下拟合模量-频率曲线,得到黏弹性广义Maxwell模型的参数值.采用有限元软件Abaqus模拟胎面胶动态拉伸过程并计算胎面胶的损耗角正切,得到不同温度下胎面胶的损耗角正切随激振频率的变化规律,通过和实验结果的比较证明文中所述黏弹性广义Maxwell模型及其参数获取方法可准确应用于胎面胶的动态拉伸性能分析.预测了在不同温度及频率下每一循环载荷周期中胎面胶的应力-应变迟滞回线以及单位体积胶料的能量损耗,阐释了不同温度下的胎面胶的能量损耗随频率的变化规律,同时结合2种胎面胶的交联密度测试数据分析了胶料的构效关系.     

硅橡胶硫化反应场的数值模拟

以化学反应动力学原理为基础,实验确定了硅氢加成反应的动力学模型;引入 了硫化率增量的概念,获得了全量硫化率和硫化率增量的数值计算式;根据统计理 论,获得了起始分子无规分布时的交联结构参数的数值计算式;介绍了非稳态硫化 反应场的有限元模拟步骤。在此基础上,设计了硅橡胶硫化反应过程的有限元模拟 软件;应用该软件,根据输入的初边值条件,可计算任一空间点在任一时刻的交联 反应参数和交联结构参数,进而可预测制品性能、优化反应参数,或优化设计高分 子材料。最后给出了一个典型算例,并实验验证了该模拟理论及算法的合理性。     

Resin matrix shear band and its special effect on stress concentration of fiber composites

A constitutive model is constructed to consider the resin matrix post-yield softening and progressive hardening behaviors. A user-defined material mechanical behavior(UMAT) subroutine is created, then the non-linear three-dimensional finite element analysis on the tensile processes of multi-fiber composites is conducted. The approximate 45° shear bands emanating from the matrix crack tip are found, being coincided with the experimental observations. The shear stress on the adjacent intact fiber/matrix interface is strongly influenced by the shear band and thus the stress concentration factor(SCF) changes obviously in the adjacent fibers. The distinct stress redistribution in the adjacent intact fibers implies the significant effect of the shear bands on the progressive fiber fracture initiation. As the inter-fiber spacing increases, the peak value of the SCF in the adjacent intact fiber decreases, whereas the overload zone becomes wider. The research has provided a helpful tool to evaluate the failure of fiber composites and optimize the composite performance through the proper selection of resin matrix properties and fiber volume fraction.     

聚合物挤出过程中的数值模拟技术

介绍了计算流体力学中常用的数值计算方法,并从螺杆挤出过程、口模的设计以及挤出胀大等方面综述了数值模拟技术在聚合物挤出过程中的应用,最后针对聚合物挤出过程数值模拟发展的方向作了简要论述。     

旋转模塑过程中PVC溶胶物理凝胶化转变的有限元分析

采用有限元法,数值模拟了成型过程中镍制模具和PVC材料的非稳态温度场,进而得到了PVC材料结构参数的时间演变和空间分布规律,再由结构-性能关系获得了PVC材料的溶胶黏度及其演变特点,在此基础上比较分析了不同增塑剂对PVC材料物理凝胶化转变过程的影响.结果表明,由于热阻不同,靠近模具壁的PVC溶胶升温速率较大,首先发生凝胶化转变;加热过程中,PVC材料的黏度首先降低至最小值,凝胶化转变开始后,PVC树脂和增塑剂之间的相互作用增强,材料黏度迅速升高;不同增塑剂对材料结构参数和溶胶黏度的演变规律有着不同影响.     

火焰原子吸收法测定吉林地区63种食物中锌铜铁的含量

用火焰原子吸收法对吉林地区６３种食物中锌、铜、铁的含量进行了测定。结果表明，肝、瘦肉及蛋黄中上述元素含量较多，植物性食物次之，而水果类含量甚微。在各种食物中这三种元素的含量呈正相关，加工精制的面粉会使其含量下降。     

弱聚电解质水凝胶溶胀释药的数值模拟

在三相模型的基础上,结合Langmuir等温吸附方程和药物释放方程,建立了弱聚电解质水凝胶溶胀释药的数学模型;运用有限元方法,研究了药物在弱聚电解质水凝胶内均匀分布时凝胶体系的材料参数对溶胀及释药性能的影响;分析了水凝胶在不同阶段的释药机理;比较了药物在载药基体内的均匀分布和不均匀分布模式对凝胶释药性能的影响,当药物在载药基体内正弦分布时呈现零级释药动力学特点;对比分析了模拟结果与实验结果,验证了弱聚电解质水凝胶溶胀释药模型的准确性.     

自由基聚合反应挤出过程的化学流变分析

进行了甲基丙烯酸正丁酯在异向旋转双螺杆挤出机内的自由基聚合反应过程数值模拟,描述了单体转化率、重均分子量、流体粘度等物理量的变化特点,分析了其影响因素,获得了材料体系的化学流变规律.模拟结果与实验结果基本吻合.     

高分子膜错流纳滤的多场耦合有限元分析

纳滤膜的应用日益广泛, 但其传质机理和优化设计的研究还有待深入. 本文首先描述了表征高分子膜纳滤的道南-位阻孔模型(Donnan Steric Pore Model, DSPM), 进而描述了在DSPM模型基础上发展起来的表征错流纳滤的孔-极化输运模型(Pores and Polarization Transport Model, PPTM). 针对在PPTM模型中用经验模型描述膜上方溶液速度场的不足, 用Navier-Stokes方程和连续性方程来描述溶液在膜上方自由空间内的流动, 并用有限元方法模拟膜上方的溶液错流速度场, 从而实现了膜内传质的DSPM模型、膜上方离子浓度场、膜上方自由空间流场的多场耦合有限元分析. 通过与实验结果以及传统PPTM结果的对比可以发现, 该修正方法能反映膜上方自由空间中的溶液速度场和离子浓度场的变化趋势并且在数值上也更为逼近实验值. 改进后的模型将为高分子膜错流纳滤过程的优化设计提供更可靠的理论依据.     

基于广义Maxwell模型的轮胎橡胶动态压缩性能分析

为了定量分析轮胎胎面胶动态力学性能及能量损耗,建立了基于广义Maxwell模型的黏弹性本构关系,根据胎面胶在各个温度下恒温动态压缩时的储能模量与损耗模量的频率扫描实验数据并采用非线性回归法求解误差函数的极小值的方法,确定各个温度下的黏弹性广义Maxwell模型参数.利用ABAQUS/Standard有限元软件数值模拟胎面胶动态压缩过程,得到不同温度下胎面胶的损耗角正切随激振频率的变化规律,并与实验结果进行对比分析.结果表明,黏弹性广义Maxwell模型及其参数的获取方法可以准确地用于胎面胶动态力学性能分析.在此基础上,定量预测了在不同温度及频率下每一循环载荷周期中胎面胶的应力-应变迟滞回线以及单位体积胶料的能量损耗,分析显示随频率增大,单位体积胶料的能量损耗逐渐增大,并且随着温度降低,能量损耗增大的幅度加大.