基于ABAQUS/FE-SAFE的动车组橡胶地板减振器疲劳寿命研究

为了研究动车组橡胶地板减振器的疲劳特性,应用ABAQUS软件对橡胶地板减振器结构建模并对其典型工况下的静力特性进行了模拟分析。结果表明,橡胶地板减振器中部圆孔两侧的位置为应力集中区域,容易产生疲劳裂纹,进而导致疲劳破坏。在有限元分析结果的基础上,采用FE-SAFE软件对橡胶减振器进行正弦疲劳载荷谱下的疲劳寿命分析,获得橡胶地板减振器在满载条件下的疲劳寿命为6 309 573次,为改进动车组橡胶地板减振器结构、提高其疲劳寿命提供了一定的理论基础。     

液体聚丁二烯橡胶对顺丁橡胶/天然橡胶共混胶加工性能及抗疲劳性能的影响

考察了液体聚丁二烯橡胶Activ-50对顺丁橡胶(BR)/天然橡胶(NR)共混胶加工性能及抗疲劳性能的影响,并采用裂纹增长测试平台结合有限元ABAQUS/CAE,从疲劳裂纹扩展角度对硫化胶的抗疲劳性能进行了考察.结果表明,Activ-50能够降低混炼胶的储能模量和黏度,橡胶共混过程中加入Activ-50能改善体系的加工...     

TBIR改性NR硫化胶的研究

研究了两种牌号反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)改性天然橡胶(NR),结果表明,10~50份TBIR与NR共混,并用胶焦烧时间(t10)和工艺正硫化时间(t90)略有延长。相比NR硫化胶,NR/TBIR并用硫化胶力学强度保持在较高范围,屈挠疲劳性能大幅度提高,其中NR/TBIR-20=50/50硫化胶一级屈挠疲劳寿命可提高28.6倍,六级屈挠疲劳寿命可提高11.9倍。DMA结果表明,NR与TBIR具有优异的相容性。RPA及DMA 结果均表明NR/TBIR并用硫化胶具有更低的滚动阻力。综合可知,TBIR是一种高性能的合成橡胶新材料,可显著改善NR的综合性能。     

补强体系对NR硫化胶疲劳破坏特性的影响

用断裂力学方法研究炭黑N330、炭黑N330/白炭黑和白炭黑补强NR硫化胶的疲劳破坏特性.结果表明,与炭黑N330和炭黑N330/白炭黑补强的NR硫化胶相比,白炭黑补强的NR硫化胶疲劳寿命较长,内部潜在缺陷较少,抗裂纹扩展性能较好;随着疲劳时间的延长,NR硫化胶拉断时的应变能密度减小;疲劳寿命方程能够快速、准确地预测NR硫化胶的疲劳寿命.     

基于等效应变的橡胶弹性元件疲劳寿命预测研究

以橡胶材料的等效应变为疲劳损伤参量,利用沙漏状橡胶试样的疲劳试验测试数据,建立了橡胶弹性元件的疲劳预测模型。以拉杆球铰为疲劳寿命预测研究对象,根据有限元分析结果得到疲劳载荷工况下拉杆球铰危险区域的等效应变范围,利用所建立的疲劳预测模型对橡胶球铰的疲劳寿命进行了分析预测,并通过台架疲劳实验进行了对比验证。结果表明,预测疲劳寿命的误差小于30％,基于等效应变的疲劳预测模型能有效地预测弹性元件的疲劳寿命。     

橡胶材料单轴拉伸疲劳寿命预测的有限元分析

应用Abaqus/CAE有限元分析软件模拟哑铃形橡胶试样在单轴拉伸载荷下的Mises应力和拉格朗日应变分布,提取节点处的数据作为原始数据,导入Matlab二次开发的橡胶疲劳寿命计算程序,得到材料各个节点的疲劳寿命,再利用Python语言将计算结果导回Abaqus/Visualization模块,得到橡胶材料疲劳寿命云图。分析结果与相关试验数据基本相符。     

交错结构免充气安全轮胎的静态接地性能和疲劳寿命的有限元分析与预测

提出一种交错结构免充气安全轮胎,借助有限元分析软件Abaqus对其静态接地性能进行分析,并采用德莫西亚疲劳试验获得轮胎支撑体聚氨酯材料的应力(S)-疲劳寿命(N)曲线,将其输入疲劳分析软件FE-SAFE预测轮胎的疲劳寿命。结果表明,交错结构免充气轮胎的静刚度曲线与同规格充气子午线轮胎基本吻合,接地面积和平均接地压力接近,说明其达到了同规格充气子午线轮胎的使用性能,且疲劳寿命相近。     

TPI在橡胶减震制品中的机械及动态性能研究

主要研究了天然橡胶(NR)/反式聚异戊二烯橡胶(TPI)体系中,不同用量TPI及不同门尼黏度TPI对减震配方硫化胶机械性能及动态性能的影响。结果表明,NR/TPI硫化胶耐屈挠疲劳性能均优于纯NR配方,并用15份TPI-80的配方6级屈挠达到122万次,增长率为226%;NR/TPI硫化胶伸张疲劳寿命均优于纯NR配方,伸张疲劳永久变形均小于纯NR配方,并用15份TPI-100的配方伸张疲劳寿命达到30.38万次,增长率为65%。     

炭黑和硫化程度对天然橡胶硫化胶疲劳性能的影响

研究了4种不同粒径的炭黑和不同硫化程度对天然橡胶(NR)硫化胶在25℃和100℃下耐疲劳性能的影响。结果表明,NR硫化胶的疲劳性能与炭黑粒径、硫化程度和疲劳温度有关,不同炭黑填充的NR硫化胶在100℃下的疲劳寿命均高于25℃下的疲劳寿命,100℃下疲劳破坏后胶料的交联密度增高,而25℃下疲劳破坏后则降低;100℃下以工艺正硫化时间(t_(90))制备的胶料疲劳寿命高,填充大粒径炭黑有利于延缓胶料的初始破坏,25℃下以理论正硫化时间(t_(100))制备的胶料疲劳寿命高,填充小粒径炭黑有利于延缓胶料的初始破坏。     

白炭黑填充NR拉伸疲劳过程中介观结构及动态粘弹性的演变

通过改变白炭黑粒子的网络化程度,系统地研究了其填充天然橡胶在拉伸疲劳过程中的介观结构及动态粘弹性能。结果表明,硫化胶疲劳寿命与白炭黑粒子的网络化程度呈线性关系;疲劳试验后,硫化胶Payne效应的下降幅度与白炭黑粒子的网络化程度正相关;疲劳前试样的损耗因子tanδ达到峰值时所需应变高于疲劳后试样;tanδ随疲劳程度的增大而升高,疲劳前试样的E′值对温度的依赖性较强,填充50份白炭黑的NR橡胶E′下降过程可分为2个阶段;白炭黑粒子在疲劳过程中出现一定程度的团聚现象。     

橡胶材料学基础理论的新假说

橡胶硫化产生交联键和直链硫键。无机材料增强橡胶有一增强临界粒径(约100nm)和临界比表面原子数(约2％)。无机金属氧化物与橡胶间是物理作用,并屏蔽部分硫化交联反应,加入偶联剂后以化学作用为主。炭黑与NR间是以化学作用为主,而与SBR则以物理作用为主。硫化胶疲劳过程的力化学表观动力学反应级数为三级,有自愈合能力。硫化胶蠕变寿命与拉伸强度呈正和负的相关性。     

液体聚异戊二烯对天然橡胶/聚丁二烯橡胶硫化胶微观结构和性能的影响

研究了液体聚异戊二烯(LIR)作为增塑剂对天然橡胶(NR)/聚丁二烯橡胶(BR)硫化胶微观结构、弯曲疲劳性能、压缩疲劳性能和动态力学性能的影响,并与加入工业用增塑剂芳烃油的硫化胶进行了对比。结果表明,加入LIR较芳烃油有利于炭黑在NR/BR体系中的分散;随着LIR用量的增加,NR/BR硫化胶的耐屈挠疲劳性能基本不变;与芳烃油增塑的NR/BR体系相比,LIR增塑NR/BR体系的耐屈挠疲劳性能较优,压缩疲劳生热和压缩永久变形较低;加入LIR降低了硫化胶滚动阻力的同时减弱了其抗湿滑性。     

反式丁戊橡胶在不同模量天然橡胶动态制品中的应用

研究了反式丁戊橡胶(TBIR)在不同模量天然橡胶(NR)动态制品中的应用。结果表明,在低模量、中模量和高模量的NR动态制品中并用10份TBIR,硫化胶的拉伸性能(包括定伸应力、拉断伸长率和拉伸强度)和撕裂性能均基本保持不变,硫化胶的一级屈挠疲劳性能分别提升100%、47%和31%,六级屈挠疲劳寿命分别提升69%、75%和48%。TBIR在宽模量范围内均可明显改善NR动态制品的疲劳性能,特别是应用在低模量的NR动态制品中,制品的疲劳性能改善幅度更明显。     

硫化条件对天然橡胶/反式丁戊橡胶并用胶应用性能的影响

研究了硫化温度和硫化时间对天然橡胶(NR)和NR/反式丁戊橡胶(TBIR)并用胶应用性能的影响。结果表明,在相同的硫化温度下,NR与NR/TBIR并用胶的焦烧时间、工艺正硫化时间和交联密度几乎一致。对比140℃、150℃和160℃硫化温度下NR和NR/TBIR硫化胶的性能,NR/TBIR并用胶在160℃下硫化时磨耗性能和滚动阻力优势最大,150℃硫化时疲劳性能优势最大。对比160℃下的硫化时间,发现其变化不会明显影响TBIR在NR体系中的磨耗性能、滚动阻力和疲劳性能优势的发挥。     

计算机模拟在橡胶材料疲劳性能预测中的应用

橡胶是一种超弹性高分子性能的特殊材料,其具有独特的性能在受力的作用下不会出现永久形变,使其被广泛应用于仪器设备、管道衔接、汽车、航空机械等领域中。在实际使用中,橡胶产品由于特殊的材料性能,通常在机械的关键部位被广泛应用,但是必须要对其加强护理和保护,以防橡胶制品的失效给人们带来不可挽回的损失,所以,有必要分析和研究橡胶的疲劳性能。本文主要使用ABAQUS等有限元软件来预测和分析橡胶材料的疲劳寿命,在本文设计了实验流程,预测橡胶材料在使用过程中的疲劳性能,以对实验的可行性进行确定。     

硅烷偶联剂处理对连续玄武岩纤维帘线/橡胶界面性能的影响

采用硅烷偶联剂KH 550处理连续玄武岩纤维(CBF)帘线,并与天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)基质制备H型试样,研究了KH 550浓度对CBF帘线力学性能及CBF帘线与橡胶基质间的静态黏合性能和疲劳性能的影响,追踪了CBF帘线与橡胶基质间的疲劳破坏演变过程。结果表明,KH 550的处理可以在一定程度上改善CBF帘线的力学性能以及与橡胶基质的黏合性能,并可显著提高CBF帘线/橡胶界面的疲劳寿命。KH 550最佳质量分数为0.75%时,CBF/橡胶界面的疲劳寿命可提高100%。     

白炭黑补强天然橡胶/高反式-1，4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶并用胶性能的研究

以天然橡胶(NR)/高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)并用胶为对比,研究白炭黑补强NR/TBIR并用胶的性能。结果表明:NR/TBIR混炼胶和白炭黑补强NR/TBIR混炼胶的强度分别较NR混炼胶和白炭黑补强NR混炼胶提高;随着TBIR用量增大,NR/TBIR硫化胶和白炭黑补强NR/TBIR硫化胶的压缩永久变形和DIN磨耗量分别较NR硫化胶和白炭黑补强NR硫化胶减小,耐屈挠疲劳性能和耐伸张疲劳性能大幅提高,静摩擦因数和动摩擦因数增大;白炭黑补强NR/TBIR硫化胶较白炭黑补强NR硫化胶的白炭黑聚集体平均粒径减小,白炭黑在橡胶基体中的分散性改善。     

转子强度及疲劳寿命分析

270L橡胶密炼机TB转子(同步转子)工作环境恶劣,受力复杂,经常发生断裂.通过测定MZ-1材料的疲劳寿命极限,利用CAE软件对转子进行静强度和疲劳寿命分析,找出转子断裂的部位和断裂的原因,通过改变转子结构(如壁厚,圆角等参数),改善转子的应力应变,提高转子的静强度和疲劳强度.本文使用ANSYS软件和FE-SAFE高级疲劳分析软件,对TB转子进行了相同工况、结构修改前后的两种情况进行对比分析,定量计算出了两种不同结构转子的疲劳寿命,供设计人员参考.     

低滞后炭黑DZ13对胎面胶物理性能及疲劳破坏行为的影响

采用以天然橡胶(NR)、NR/顺丁橡胶(BR)和NR/BR/溶聚丁苯橡胶(SSBR)为基体的轮胎胎面胶配方,研究低滞后炭黑DZ13对3种硫化胶物理性能和疲劳破坏行为的影响。结果表明:低滞后炭黑DZ13部分替代炭黑N234后,NR,NR/BR和NR/BR/SSBR硫化胶的物理性能变化规律相似,即定伸应力略有增大、拉断伸长率和撕裂强度减小;耐磨性能、耐压缩疲劳性能和耐割口增长性能的变化依赖于基体橡胶;其中NR/BR硫化胶的屈挠疲劳次数提高,但疲劳破坏界面的微观形貌更加粗糙。     

基于加速试验方法的复合材料长期寿命预测

将跨尺度失效理论(Micro-Mechanics of Failure,简称"MMF")、加速试验方法(Accelerated Testing Methodology,简称"ATM")和渐进损伤分析(Progressive Damage Analysis,简称"PDA")三种方法相结合,提出了一种可以预测复合材料长期寿命和失效过程的分析方法。对MMF失效准则进行改进,区分了基体拉伸和压缩细观失效模式。建立了MMF/ATM/PDA方法有限元计算流程,并在ABAQUS中使用用户自定义材料(UMAT)实现。通过对不同温度下复合材料纵向和横向单向板的拉伸、压缩试验测得静载和疲劳寿命,得到复合材料MMF/ATM细观临界值。采用MMF/ATM/PDA方法对准各向同性开孔板压缩长期寿命进行了预测,并对破坏过程进行了模拟,分析了纤维和基体的失效过程。试验结果和预测结果吻合良好,验证了方法的合理性。