金属橡胶压缩性能影响因素及细观模型研究

分析了几种主要制备参数及温度对金属橡胶静态压缩特性的影响,利用悬臂曲梁单元建立了金属橡胶的细观力学模型。经过大量试验,结合最小二乘法,对细观模型的参数进行拟合求解,得到了包含制备参数及温度的模型表达式。通过将模型验证结果与实验曲线对比后发现,理论模型有较高的精度,可以比较全面地反映金属橡胶的刚度特性,为金属橡胶的实际应用提供了理论参考。     

Al-Si闭孔泡沫铝材料的压缩行为

对熔体转移发泡法制备的不同密度Al-Si闭孔泡沫铝材料进行了准静态压缩实验,研究了Al-Si闭孔泡沫铝材料的准静态压缩力学行为及变形机制,并从微观上分析了相对密度对Al-Si闭孔泡沫铝材料的力学性能影响.结果表明,Al-Si闭孔泡沫铝材料的压缩过程具有明显的脆性材料压缩变形特征,即经历三个阶段线弹性阶段、脆性崩溃阶段、致密化阶段.相对密度对Al-Si闭孔泡沫铝材料的力学性能影响显著,随着相对密度的增加,压缩强度和弹性模量逐渐增大,且理论结果与试验结果比较吻合.     

轴向变密度铝泡沫件的动态和静态压缩实验与有限元模拟分析

针对工程中常见的厚度方向变密度的闭孔铝泡沫材料,该文通过动态和静态压缩实验与模拟分析,探讨了大尺度变密度铝泡沫部件变形与吸能特性分析的有限元模型构建方法。对变密度铝泡沫大试样的准静态压缩和冲击压缩实验研究表明:厚度方向变密度铝泡沫材料的压缩过程呈现从低密度层开始的逐层屈服变形伴随整体变形的特性,与密度均匀的铝泡沫材料的变形特性显著不同。该文建立了变密度铝泡沫大试样的分层变密度变尺度有限元模型和近似的密度和尺度均匀的有限元模型,计算结果对比分析表明:分层变密度变尺度有限元模型能够模拟实际材料的逐层屈服变形特性,计算的试样准静态和冲击压缩变形与吸能特性等与实验结果相符;而基于均匀模型的计算结果则不能模拟逐层变形特性,与实验结果及理论特性明显不相符。分层变密度变尺度有限元模型的单元尺度会影响逐层屈服变形特性模拟结果,基于单元尺度接近实际铝泡沫材料胞元尺度的分层有限元模型的计算结果与实验结果一致性较好。这些研究结果对各种结构的铝泡沫材料应用研究具有重要意义。     

松质骨拉伸破坏细观分析

在对松质骨力学性能实验及拉伸扫描电镜观察实验的基础上,从细观的角度探讨松质骨的变和破坏现象。在此基础上,运用细观力学模型对松质骨压缩及拉伸的力学行为进行了分析,得出了弹性模量与相对密度的关系,与实验结果基本吻合。     

环形金属橡胶隔振器系统建模与实验研究

以航空发动机导线插头支座用环形金属橡胶隔振器的具体需求为背景,对环形金属橡胶隔振器进行了建模与实验研究.借助于动力学原理和迟滞理论,建立了隔振器的振动系统模型,并对模型中的参数进行了讨论,得出环形金属橡胶隔振器的动态频响特性.利用静态实验对不同初始变形时环形隔振器的局部刚度特性进行了分析,并通过动态实验对环形隔振器的动态频响特性进行了验证.结果表明,该隔振器具有独特的刚度和阻尼特性,其初始变形对隔振器固有频率和传递率具有较大影响.图7,表1,参11.     

土壤准静态压缩力学性能实验研究

为研究土壤准静态的压缩力学性能,利用电子万能试验机对土壤进行了准静态压缩实验,分析了其密度、质地、水的体积分数等参数对静态抗压强度的影响. 结果表明:土壤的密度、质地和水的体积分数等因素均会对其静态力学性能造成影响,影响着静载情况下的应力-应变关系. 在应变一定的情况下,一般应力随着土壤密度的增大而增大,对于黏性土壤其水的体积分数对内部应力影响很大,但对于砂土则影响不明显.      

泡沫填充混凝土的准静态压缩本构模型

泡沫填充混凝土(FFC)有望成为工程材料拦阻系统(EMAS)的新型拦阻材料,针对其准静态压缩力学性能进行研究,制作了6种不同聚苯乙烯泡沫(EPS)掺量(以体积分数计)的FFC试件进行准静态压缩实验.通过对实验数据的分析,对材料的应力-应变曲线进行分段拟合,建立了拟合参数与EPS掺量的关系,进而建立了FFC材料的准静态压缩本构模型.结果表明:FFC材料准静态压缩应力-应变曲线可分为3个阶段,即弹性段、塑性平台段和密实段;FFC抗压强度随EPS掺量增大而降低;本构模型与实验结果吻合较好,能较为准确地描述不同EPS掺量FFC材料的压缩力学性能.     

泡沫铝材料的一维粘塑性本构关系

通过对不同初始密度的泡沫铝进行准静态压缩和动态冲击试验,得到了泡沫铝材料在中低应变率下的力学行为,结合分析含多种内变量的粘塑性本构模型的物理意义,推荐了适合于泡沫铝材料的一维粘塑性本构模型,并对推荐模型进行了拟合,拟合结果与实验结果吻合比较好,该模型和实验结果均反映了泡沫铝材料的应变率负敏感特性。     

闭孔泡沫铝压缩力学性能的实验和三维有限元模拟

基于X射线电子计算机断层扫描技术,建立了反映闭孔泡沫铝真实结构的三维有限元模型.对闭孔泡沫铝准静态和动态压缩力学性能进行了实验和数值模拟,分析了闭孔泡沫铝的变形特性及力学性能,验证了模型的可靠性.结果表明,准静态压缩下,试件主要沿加载轴45°方向产生塑性变形.压缩速率为低速时,其变形模式与准静态相同.闭孔泡沫铝试件截面上结构薄弱处首先出现应力集中,材料达到塑性屈服.在高速压缩下,试件加载端首先达到塑性屈服.比较闭孔泡沫铝不同应变率下的屈服强度,动态压缩下的屈服强度远高于准静态压缩下的.应变率280~700 s-1下,其屈服强度变化不明显,应变率继续升高至2 000 s-1,屈服强度略微提高.      

金属橡胶粘弹性阻尼迟滞力学与数值模型

基于曲线分解的思想,将动态恢复力-位移曲线分解为非线性弹性力-位移曲线和椭圆曲线,建立描述金属橡胶迟滞力学性能的非线性弹簧-粘性阻尼单元模型,利用阻尼耗能相等的原理进行参数识别.对圆环形金属橡胶进行动态实验测试,以验证理论模型的正确性.结果表明,理论曲线与实验曲线的变化趋势较为一致,理论模型可以较好地描述金属橡胶的迟滞力学特性.此外,将金属橡胶分解为非线性弹簧单元和粘性阻尼单元,仿真金属橡胶的迟滞力学特性.仿真结果表明,该方法具有较好的仿真精度.     

一种反应材料制备及准静态力学特性研究

采用热压烧结法制备Zr/W/PTFE反应材料,利用扫描电镜和材料试验机研究其在常态下的微观组织和准静态压缩力学性能;研究结果表明烧结温度过高或过低都会导致Zr/W/PTFE材料密度和强度降低;静态压缩曲线呈现出明显的弹性变形、非弹性变形和应变软化阶段,并具有应变率效应;试件的压缩破坏有劈裂、剪切和劈裂/剪切3种破坏形态. 该材料呈现出黏弹塑性,采用修正的Sargin模型唯象地建立了材料在低应变率范围内的本构模型,模拟结果与实验曲线符合较好.      

方钢管橡胶混凝土短柱的轴压力学性能试验

为了研究钢管橡胶混凝土柱的轴压力学性能,对8个方钢管橡胶混凝土短柱进行轴压试验;探讨橡胶粉体积取代率和橡胶粉粒径对其力学性能的影响,给出了方钢管橡胶混凝土轴压承载力计算公式.结果表明:随着橡胶粉体积取代率的增加,方钢管橡胶混凝土极限承载力和刚度均有下降的趋势;随着橡胶粉粒径的增大,方钢管橡胶混凝土极限承载力和刚度也有所下降;由本文给出的轴压承载力计算公式所得到的计算结果与试验结果总体上较为吻合,可用来预测方钢管橡胶混凝土的截面强度.     

冷压成型活性材料准静态压缩特性

采用准静态压缩实验的方法,对冷压成型PTFE/Al/W活性材料的力学特性进行了研究。基于准静态应力-应变曲线分析,得到了活性材料密度对抗压强度和杨氏模量的影响规律。结果表明,随着活性材料密度的提高,抗压强度和杨氏模量呈逐渐增大趋势,材料失效裂纹与轴线基本呈30°~45°角。进一步对准静态压缩前、后活性材料试样细观结构电镜扫描分析发现,在一定密度范围内,随着基体材料含量的减少和活性材料密度的提高,准静态压缩载荷作用下材料内部形成的力链数量随之增加,从而导致活性材料抗压强度和杨氏模量的增大。      

金属橡胶辊压成形工艺及力学性能关联分析

针对新型辊压和传统冲压两种成形工艺制备薄壁平板状金属橡胶的微观结构和力学性能差异性,利用ABAQUS软件对成形过程进行有限元仿真,预测了两种金属橡胶内部细观结构的变形特征,验证了金属橡胶力学性能与结构的关联性,并确定了辊压优选参数。试验结果表明,不同成形工艺过程影响金属橡胶内部螺旋丝的钩连和接触形式,辊压比冲压得到的试样的刚度明显更低,但对金属橡胶的宏观损耗因子影响并不大;辊压时采用多道次、小压下量可以提高金属橡胶的阻尼性能,辊压速度和进料方向对金属橡胶的力学性能影响不明显。本研究工作为辊压成形制备金属橡胶的工艺设计及工程化应用提供了参考价值。     

汽车减振器ADS阀用电磁铁吸力计算及实验研究

本文以电磁场理论为基础,推导出汽车减振器ADS阀用电磁铁的吸力计算公式。根据电磁铁的外在结构形式,设计出一种测量电磁铁的力学性能的实验系统。通过这套实验系统对其电磁铁进行力学性能的测试,结合实验数据和分析结果表明推导的公式具有非常高的准确度。该公式为汽车减振器ADS阀用电磁铁的研究和设计提供了一定的理论价值。     

机械弹性车轮侧向刚度的影响因素分析

为深入研究机械弹性车轮侧向力学特性,基于理论及数值仿真的方法对车轮侧向刚度影响因素进行了分析.利用能量法建立了0轮单元侧向刚度理论模型,并得到影响车轮侧向刚度的主要因素.在简化机械弹性车轮结构的基础上,建立了车轮三维有限元模型,并验证了模型的有效性.针对不同垂向载荷、0轮几何结构参数以及橡胶层剪切模量,对机械弹性车轮进行了侧向刚度特性的仿真试验.计算结果表明:随着垂向载荷、橡胶层剪切模量的增大,车轮侧向刚度均增大;随着0轮断面高宽比的增大,车轮侧向刚度呈减小趋势.通过对车轮侧向刚度影响因素的理论及数值分析,可为优化车轮刚度特性及改进车轮结构等方面的研究提供参考.     

酶凝固天然橡胶硫化特性和力学性能的研究

采用溶菌酶和碱性蛋白酶凝固天然胶乳,考察了凝固方法对天然橡胶硫化特性、力学性能等的影响。结果表明,溶菌酶和碱性蛋白酶均能使新鲜天然胶乳顺利凝固。采用溶菌酶凝固新鲜天然胶乳,得到的天然橡胶蛋白质含量较高,硫化速率较慢,硫化胶具有较高的交联密度和力学性能,以及较高的玻璃化转变温度和压缩生热。而采用碱性蛋白酶处理新鲜胶乳,部分蛋白质被水解,导致天然橡胶中蛋白质含量下降,硫化速率加快,硫化胶具有较低的交联密度和力学性能。