三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶细观力学数值模拟分析Ⅱ.三元乙丙橡胶结构对细观力学性能的影响

通过建立三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)热塑性硫化胶(TPV)的细观尺寸多颗粒随机分布的RVE模型,研究了分散相EPDM粒子形状及大小、间距对TPV应力和弹性模量的影响。结果表明,在分散相EPDM体积分数不变的条件下,EPDM粒子形状越接近圆形,TPV的应力值越低,EPDM粒径的减小可提高TPV的弹性模量;EPDM粒子间距增大,TPV的应力值下降,TPV中EPDM体积分数越高,其应力值受EPDM粒子间距的影响越显著。     

纤维增强弹性体基复合材料的有限元模拟分析

采用Pro/Engineer和ANSYS软件,对以芳纶1414为纤维增强相、丁腈橡胶为基体组成的纤维增强弹性体基复合材料进行有限元模拟分析,在考虑经纱与纬纱间摩擦接触的条件下,建立机织复合材料三维细观有限元模型,研究了复合材料的细观应力分布,并分析了纤维束纱线倾角、经纱与纬纱间摩擦系数等对复合材料细观力学性能的影响。结果表明,经纱与纬纱接触界面存在明显的应力集中现象,模型的模拟结果与实际情况吻合良好;随着纱线倾角的增加,应力集中现象趋于严重,纱线的强度保持率下降,材料的力学性能降低。     

三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶细观力学数值模拟分析(Ⅰ)三元乙丙橡胶含量对细观力学性能的影响

通过建立三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)热塑性硫化胶(TPV)的细观尺寸多颗粒随机分布的RVE模型,研究了分散相EPDM含量对TPV的细观力学性能以及细观尺度应力分布的影响,并对有限元计算的弹性模量(E)与细观力学理论mixing module、Halpine-Tsai计算的E值进行了比较。结果表明,细观尺寸上TPV的应力分布不均匀,在分散相EPDM与连续相PP界面Mises应力值大,其赤道区域处Mises应力值最大;增加分散相EPDM含量能够降低TPV的应力值和E值,尤其当分散相EPDM体积分数增加至40%~50%时,TPV的E值显著降低,有限元计算的E值介于细观力学理论mixing module和Halpine-Tsai计算的E值之间。     

填充因数对密炼机混炼性能影响的数值模拟研究

使用流体软件FLUENT建立密炼机二维等温有限元模型,数值模拟研究0.3,0.7,0.95三种填充因数对密炼机混炼效果的影响。结果表明,随着填充因数的增大,胶料受到的最大剪切力及两转子旋转所需的转矩都增大,与填充因数为0.3及0.95的混炼过程相比,填充因数为0.7时的胶料混炼效果更好。     

不同转子构型的部分充满密炼机胶料流场数值模拟

使用软件Fluent对Banbury和Roller转子部分充满状态下的密炼机胶料流场进行二维等温数值模拟.研究结果表明:Roller密炼机流场更加频繁地经历最大剪切应力,两转子间的交换更加剧烈,胶料流动更复杂;Banbury 密炼机流场的平均混合指数略大于Roller密炼机,但所需要的扭矩输入较大.     

输送带用纤维骨架材料细观力学性能研究

应用ANSYS有限元分析软件,对以三元乙丙橡胶为橡胶基体层、芳纶纤维为织物骨架层的输送带进行细观力学性能研究。建立了平纹机织、斜纹机织和直经直纬机织3种结构的有限元模型,对比分析了不同机织方式对骨架材料的等效应力分布、应力-应变曲线、有效模量及模量保持率等性能的影响。结果表明,相比于平纹机织和斜纹机织结构,直经直纬机织结构的应力集中问题得到较大改善,力学性能优异,更适合作为高强度输送带骨架材料的织物结构。模拟计算结果与试验结果吻合较好,证明了本研究模型的可靠性。     

Abaqus二次开发在三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体二维细观模型中的应用

针对采用手工方法建立三元乙丙橡胶（EPDM）/聚丙烯（PP）热塑性弹性体有限元模型工作效率极低的问题,采用Python语言对Abaqus GUI进行二次开发,建立模型相关界面。结果表明：通过界面输入相关模型参数可快速建立满足不同仿真分析要求的有限元模型,极大地简化了模型建立工作。蒙特卡洛方法可以建立具有不同特点EPDM/PP细观尺度有限元模型。     

部分充满密炼机胶料流动的数值模拟研究

采用软件FLUENT建立密炼机部分充满胶料流动的二维等温有限元模型,通过对胶料自由界面的数值模拟追踪,分析流体的流动状态,借助于混合指数和剪切应力分析评估转子的分散混合效率,并将部分充满密炼机流场与全充满密炼机流场进行对比。结果表明:相对于全充满密炼机的稳定流场,部分充满密炼机流场流动非常复杂;全充满密炼机的分散混合能力优于部分充满密炼机,但是所需的扭矩输入更大。