显式模拟类橡胶材料Mullins效应滞回圈

通过显式、直接的方法提出一个多轴可压缩应变能函数,用来模拟类橡胶材料在加载——卸载作用下,由于Mullins效应而产生的应力——应变滞回圈. 本文的创新点在于将表征能量耗散的变量引入到应变能函数.新的弹性势具有以下两个特点:第一,在加载情况下,新引入的变量不会对弹性势产生任何影响,因此,只要给出合适的形函数显式表达,3个基准实验,包括单轴拉伸和压缩,等双轴拉伸和压缩,以及平面应变,都可精确模拟;第二,新引入的变量在卸载情况下将被激活.在不同的卸载应力下,变量将发生改变,从而影响弹性势,使其最终产生不同的应力——应变关系卸载曲线,与对应的加载曲线共同构成应力——应变滞回圈.通过对Mullins效应实验数据进行分析和研究,得出了卸载形函数在不同卸载应力下变化的规律,并预测不同卸载应力下的应力——应变关系.最后,我们将得到精确匹配实验数据的数值模拟结果,从而证明本文方法不仅可以精确匹配至少3个基准实验,还可以模拟和预测类橡胶材料在加载——卸载作用下由于Mullins效应而产生的滞回圈.      

随机激励下一类含分数阶阻尼的轮胎的振动响应

基于随机平均法研究了Kanai-Tajimi噪声激励下含分数阶阻尼的轮胎动力学系统的响应.首先将地震波近似为Kanai-Tajimi噪声,结合点接触模型和分数阶导数模型,建立轮胎的动力学方程,然后运用随机平均法求解振动位移的稳态概率密度函数的解析解,最后通过Monte-Carlo数值模拟验证了该方法的有效性.利用振动位移的概率密度求解聚丁二烯橡胶、丁基B252橡胶轮胎振动位移的均值与方差,并以此为依据考察这两类橡胶的减振性能.研究结果表明,轮胎振动位移的均值和方差随橡胶的储能模量的增大而增大,随耗散模量的增大而减小,这说明减小橡胶的储能模量或增大耗散模量可有效改善轮胎的减振性能.所得结果可为轮胎的设计与制造提供一定的理论基础.     

平面应变不可压缩橡胶圆柱的大变形

针对一类新的橡胶材料应变能函数，推导了受内压作用下不可压缩橡胶圆柱的大变形公式，给出了位移、应力的解析表达式（用积分形式表示）。建立了适用于分析非线性不可压缩橡胶材料的罚有限元列式，算例表明：位移与应力能很好地与理论解吻合，并提出了控制计算稳定的方法，特别是详细地讨论罚因子的选取及对计算结果的影响。     

PVDF压电计的动态响应特性及其在橡胶材料SHPB实验中的应用

通过夹心式PVDF(Polyvinylide Fluoride)压电计的动态分离式Hopkinson压杆(SHPB)标定实验,系统地讨论了传感器的动态响应特性,其中包括测量电路、PVDF表面应力集中、压电计的材料及结构特性和同一压电计受多次撞击对测试信号的影响,为PVDF压电计的制作工艺研究提供参考。利用标定好的压电计测试了橡胶材料在SHPB实验中的动态应力均匀过程。结果表明:调节并联电阻值可以提高压电计的传感精度;增大压电计的敏感面积可以减小因应力集中所造成的信号失真;材料的热粘塑性性质、摩擦效应等将使信号振荡幅度偏小;多次撞击对信号的加载与卸载段都将产生影响,但当传感器表面未发生明显损伤时,测试的应力平台平均值与真实信号近似相同。     

高效液相色谱法测定合成橡胶材料中两种胍类硫化促进剂残留量的研究

建立了一种快速测定合成橡胶材料中1,3-二苯胍(DPG)和1,3-二邻甲苯胍(DOTG)2种胍类硫化促进剂残留量的高效液相色谱法(HPLC)。样品以甲醇作溶剂经索氏抽提后,以C18色谱柱分离,乙腈和磷酸缓冲盐为流动相进行梯度洗脱,紫外检测波长为235 nm,外标法定量。该方法中DPG和DOTG在2~50 mg/L质量浓度范围内呈良好的线性关系,相关系数均为0.999 9,方法检出限分别为30 mg/kg和40 mg/kg。在10、20、40 mg/L加标水平下,样品的平均加标回收率为82.4%~94.5%,相对标准偏差(RSD,n=5)为1.0%~3.3%。该方法简单、快速、可靠性高,适用于合成橡胶材料中DPG和DOTG残留量的测定。     

Research on the sound absorption performance of metal rubber material

The sound absorption performance of Metal Rubber material was studied theoretically and experimentally. The acoustic impedance rate and the sound absorption coefficient were derived based on the acoustic parameters of metal rubber material. The relation of structure constant, compressibility modulus and structural parameters was investigated experimentally. The results showed that the specimen of metal rubber with the same mean porosity diameter had the same structure constant. For the same structural parameters, the compressibility modulus of metal rubber material was approximately constant in certain frequency range. The calculated acoustic parameters are in good agreement with the experimental results, demonstrating the effectiveness of theoretical models.     

金属橡胶材料吸声特性研究

理论及实验研究了金属橡胶材料吸声性能参数.由金属橡胶材料声学特性参数理论计算式,推导出金属橡胶材料吸声性能参数──声阻抗率和吸声系数的理论计算公式.实验研究了金属橡胶材料结构常数和压缩模量,并建立了结构常数、压缩模量与材料结构参数的关系式,结果表明:相同平均孔隙直径金属橡胶材料具有相同的结构常数值;在一般频率范围内,相同结构参数金属橡胶材料压缩模量近似为常量.通过金属橡胶材料吸声系数的实验测量和理论计算,理论结果与实验结果符合较好,验证了理论和实验研究方法的正确性.     

Theoretical analysis and experiment study on the acoustic parameters of metal rubber materials

The acoustic parameters of metal rubber materials were theoretically and experimentally investigated. Under the assumption that metal rubber materials were homogenous, isotropic and porous structures, formulas were deduced for the calculations of effective sound velocity, characteristic impedance, propagation constant, structural constant and flow resistivity. The structural constant of metal rubber materials with different structural parameters were obtained and analyzed by using experiments. The experimental and theoretical values of characteristic impedance and propagation constant were compared and analyzed. It is shown that the proposed theoretic method based on the homogenous, isotropic and porous material model is suitable to calculate the acoustic parameters of metal rubber materials.     

炭黑填充橡胶材料改进Mooney模型

本文讨论了炭黑填充橡胶材料的唯象本构模型。考虑到Mooney模型无法表征橡胶类材料大变形阶段的力学特性,首先利用实验数据,对Mooney模型进行了分析,讨论了炭黑含量与Mooney模型准确表征橡胶材料应变区间大小的关系,Mooney模型对纯剪切和等比双向拉伸等复杂变形的预测能力,同时也分析了材料参数对Mooney模型的影响。最后在Mooney模型的基础上添加了一个修正项,且改进后的Mooney模型满足Treloar和Ogden六项假设。通过与实验数据对比分析,改进Mooney模型可以较好地描述橡胶材料大变形阶段的应力应变关系,同时提高了预测橡胶材料复杂变形的能力。     

某航空橡胶密封材料成分分析

采用红外光谱法对某航空橡胶密封材料成分进行定性分析,结果表明,该样品的胶种为硫化甲基硅橡胶,有机助剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP),无机灰分为氧化锌、硫酸钙,含量为4%。使用红外光谱法分析航空密封橡胶成分是一种经济且快速的分析方法。