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。     

半球形金属橡胶构件变刚度特性研究及建模

为满足特殊减振器极限低频减振需求,探索金属橡胶构件变刚度特性,设计并制备一种半球形金属橡胶构件.利用空间结构变形使其具有变刚度特性,并对其进行准静态压缩实验,研究相对密度对半球形金属橡胶构件力学性能的影响.基于Sherwood-Frost力学模型,结合半球形金属橡胶构件的特点,对其准静态力学模型的组成形式及各项表达式进行讨论和确定,结合不同相对密度构件的准静态压缩数据,对方程的拟合值及试验值进行对比.结果表明,所建模型的预测结果与实验结果有较好的一致性,可用于半球形金属橡胶构件力学性能的评估.     

金属橡胶隔振器动力学模型与分析

综合考虑金属橡胶隔振器的阻尼形成机理,对金属橡胶隔振器的恢复力进行非线性描述,建立了动力学模型,对金属橡胶隔振器的动力学特性进行了研究,在理论研究和实验研究中采用了能量法进行金属橡胶隔振器的参数识别.同时将实验研究结果与理论研究结果进行了对比分析,验证了识别方法的正确性和准确性.图5,参10.     

小尺寸弹体对金属骨料复合靶侵彻破坏效应初步分析

针对小尺寸弹丸对混凝土侵彻破坏,根据以砂浆为基体、金属颗粒为骨料的复合靶体细观结构特性,采用VC++程序,采用背景网格映射法,建立由随机金属颗粒、砂浆、粘结过渡层组成的复合材料三维细观数值模型. 在此基础上采用动力有限元程序开展了弹体侵彻复合靶细观数值模拟;用正交数值实验分析方法,对弹体着靶速度、骨料强度与骨料模量3个参数对侵彻破坏效应的影响进行了统计分析.     

金属橡胶支座压缩性能试验研究

为解决板式橡胶支座的耐久性问题,提出一种金属橡胶支座.介绍了金属橡胶支座的构造、工作原理及特点,给出了金属橡胶支座的关键技术参数,设计并加工了3组7个金属橡胶支座试件.在500kN电子万能试验机上进行了压缩试验,获得了金属橡胶支座的加(卸)载力-位移关系.考察了密度与形状系数对压缩曲线的影响,采用函数表达式对压缩曲线进行了参数识别.结果表明:金属橡胶支座的加载压缩曲线可分为:软特性阶段与硬特性阶段两个阶段;支座压缩曲线中的软特性阶段随着密度的增大而减小;支座的竖向耗能能力随密度的增大而减小;理论计算的加卸载曲线和试验数据吻合较好.研究成果对金属橡胶支座的竖向承载能力设计具有一定的指导作用.     

环形多孔金属橡胶节流元件水力特性相似判据确定

依据金属橡胶多孔材料的制备工艺及内部微现组织结构特性，确定了影响圃环形金属橡胶节流元件水力学性能的所有参数，利用相似性定理中的量纲相似理论(π定理)，推导出了影响圃环形金属橡胶多孔材料水力学特性的8个相似准判据：λ，Rt，φ，dM／D，L／D，dM／ds，ρ／ρM，r1／r2，利用这些相似性判据可以直接推导出环形金属橡胶节流元件的节流特性和水力学性能，为实验研究提供了理论依据，极大地减少了实验工作量和实验及分析工作的盲目性．图1，参10．     

基于3D Voronoi模型形状不规则度组合梯度泡沫金属的动态冲击力学性能研究

泡沫金属的力学性能与其细观结构参数密切相关.四个形状不规则度参数梯度组合的3 D Voronoi结构模型被用于开展动态冲击数值仿真实验,探究不同冲击速度下形状不规则度梯度组合类型对泡沫金属的变形特性、荷载-位移和能量吸收特性的影响.结果表明,冲击速率仅在临界速度范围内时对形状不规则度梯度组合模型的力学性能有明显影响,沿...     

中高孔隙率泡沫金属材料常数的细观统计特性与拉伸本构关系

Gibson-Ashby单元模型成功地用于高孔隙率的开孔泡沫金属材料的弹性模量和屈服应力的预测,但基于该模型的破坏强度(应变)公式尚未建立,而在拉伸等条件下,泡沫金属的细观结构破坏对材料性质产生重大影响.本文重点研究在拉伸条件下Gibson-Ashby单元的破坏模式,通过综合考虑单元内水平梁的弯曲和立柱拉伸综合效应,建立起更一般性的泡沫金属材料单元的弹性模量、屈服应力(应变)公式.并且应用塑性铰长度的概念,成功地推导出单元的破坏应变.进而用单元结构几何参数的概率分布来表征泡沫金属的细观非均匀性,从而分别推导出了开孔泡沫金属单元材料参数的概率分布函数,并以此建立了涵盖支持中、高孔隙率泡沫金属的拉伸本构关系.通过对单元弹性模量、屈服应变与破坏应变的概率分布分析,指出它们的概率分布均存在近似的但不相互独立的等效Weibull分布,这说明在研究材料常数的细观统计特性时,有必要考虑材料的细观变形和破坏特性.     

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.     

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.     

金属橡胶材料孔隙结构特性参数

通过对金属橡胶材料微观孔隙结构进行合理的简化,以毛细管模型为基础,根据相关的流体力学公式,采用理论分析与实验验证相结合的方法,对金属橡胶材料的孔隙度、比表面积、平均孔径及最大孔径等参数进行研究,推导出其相应的理论计算公式,并通过压汞实验法对理论计算公式进行验证。结果表明:金属橡胶比表面积仅与其孔隙度和丝线直径有关,比表面积随着孔隙度增加线性降低,且与丝线直径成反比关系。平均孔径是孔隙度和丝线直径的函数,随着孔隙度增加,平均孔径增大,丝线直径与平均孔径呈线性递增关系。金属橡胶最大孔径随着孔隙度增大呈非线性增大,丝线直径与最大孔径呈线性递增关系,其最大孔径不受其材料厚度影响。     

孔隙度可调的新型金属橡胶过滤元件的三维几何模型研究

采用不锈钢金属橡胶(Metal Rubber,简称MR)材料制备的新型过滤元件具有孔隙可调、耐高低温及耐腐蚀等一系列优异特性.基于MR材料制备过程的钢丝螺旋卷制备与编织、片状毛坯卷绕和三维毛坯冲压4个基本工序,以及编织过程的均匀性假设和冲压过程中圆柱形毛坯径向拓扑关系不变的两个假设,建立了圆柱形MR过滤元件的三维可视化数值模型.基于此模型,获得了孔隙度与各个制备参数关系的关系式,重点探讨了孔隙度与元件高度和选用钢丝直径的关系,首次实现了该类新型过滤元件基于模型的结构特征参量及过滤性能的预报预测,为此类元件的优化设计和推广应用提供了必要的理论基础和依据.     

径向脉冲激励下圆盘锯片声振特性的实验研究

根据相似理论设计制造了大型圆盘锯机模型,通过实验对模型锯片的声振特性进行了系统深入的研究。对锯片在径向脉冲激励下,采取加大夹盘直径,大夹盘加金属橡胶及锯片钻不同直径孔几种减振降噪措施情况下的声振特性进行了实验测试分析,发现虽然几种措施在不同程度上都有减振降噪效果,但采用大夹盘加金属橡胶和打孔锯片结合是最有效的综合措施。试验结果将为实际锯机的减振降噪和新型低噪声锯机的设计提供了有用数据。     

变激励条件下金属橡胶非线性减振器试验研究

以某型金属橡胶非线性减振器为研究对象,对其进行了静态试验及不同正弦激励条件下动态试验,建立了基于双折线本构关系的数学模型,并利用粒子群优化算法对不同激励条件下减振器模型的参数进行了识别,通过识别参数的对比得到了减振器各参数在不同激励情况下的变化趋势. 结果显示对金属橡胶非线性减振系统进行动力学分析时,必须首先对实际工况下减振器进行动态试验,再通过参数识别获取减振器准确的数学模型,才能对金属橡胶减振系统进行准确的动力学分析.      

液压封隔器胶筒座封过程数值分析

液压封隔器是通过水力作用使胶筒在套管环空内鼓胀 ,而与套管内壁接触并产生一定接触压力 ,克服了封隔器上、下套管环空液流产生的压差 ,达到分层目的。在座封过程中 ,胶筒产生较大的几何变形 ,此时橡胶材料特性是非线性的 ,胶筒与套管内壁的接触过程也是一个状态非线性问题 ,即封隔器胶筒的座封过程是一个兼有状态、几何和材料的三重非线性问题。采用数值模拟方法 ,对封隔器胶筒压缩过程、座封后胶筒与套管的接触压力分布规律及胶筒与套管内壁之间摩擦系数对接触压力分布规律的影响进行了分析。研究结果表明 ,封隔器座封完成以后 ,上胶筒与套管的接触压力最小 ,中胶筒和下胶筒的接触压力依次增大 ,整体分布呈二次曲线形式。从单个胶筒来看 ,3个胶筒与套管接触面上的压力分布规律并不相同。上胶筒表面的接触压力呈拱形分布 ,而中间胶筒和下胶筒的接触压力呈鞍形分布。随着摩擦系数的增加 ,3个胶筒的接触压力都将降低 ,同时摩擦系数的变化也改变了 3个胶筒与套管接触压力的整体分布格局。当摩擦系数为 0 .3时 ,3个胶筒与套管接触压力最大值的变化梯度基本相等 ;当摩擦系数大于 0 .5时 ,只有下胶筒维持较高的接触压力。利用数值模拟方法 ,可以得到不同摩擦系数条件下胶筒的压缩位移与座封载荷变化的关系曲     

废轮胎橡胶粒在水泥浆体内之接口问题

探讨粉碎后之废轮胎橡胶颗粒表面改质方法,以强化其与水泥浆间作用力的问题.使用之改质剂有氢氧化钠溶液、含硫量较高之润滑油与甲苯.粉碎之橡胶颗粒依其粒径大小分为三群.试体除做抗压、抗拉与抗剪等强度测试以了解物理及机械性质外,并以金相显微镜实时观测水化过程中橡胶与水泥结合情况.实验结果发现,以氢氧化钠处理过之橡胶颗粒与水泥泥之结合最好,此乃因强化其表面亲水性,有利于与水泥作用.反之以甲苯处理之橡胶结果最差,因其表面之亲水性较小.以润滑油处理之橡胶所得试体之性质较不稳定,此与含硫量与处理过程有关.文中并提出以显微镜做线上实时观测试体表面水化变化以做为试体制作改进之参考依据.此方法可降低试体制作之庞大人力与材料费用.     

复合橡胶的吸能特性研究

对尼龙、涤纶等4种复合橡胶材料进行了SPHB实验和吸能特性的分析,通过数据比较得知涤纶橡胶的吸能性相对较好。     

金属橡胶减振器滞迟特性研究

从摩擦耗能机理出发,利用悬臂梁杆系接触作用模型,推导出金属橡胶减振器循环加载、卸载时载荷和位移的解析表达式,得出理论计算滞迟回线;运用ANSYS有限元分析软件对相对密度不同的环形金属橡胶减振器的变形过程进行数值模拟,得出数值模拟滞迟回线。研究表明,理论计算与数值模拟得到的滞迟回线基本一致,成型相对密度越小耗能特性越大,...     

复合胶本体聚合法增韧ABS合成及结构与性能

以镍系高顺式聚丁二烯橡胶（Ni-9004）、锂系低顺式聚丁二烯橡胶（Li-700A）及二者的复合胶做增韧改性剂,用本体聚合法合成了聚（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）（ABS）树脂,考察了聚合时间、复合胶用量对ABS聚合反应、接枝参数和微观形态的影响,并对复合胶不同配比下树脂形态及性能进行了研究.结果表明：随聚合时间的延长,Ni-9004的接枝率增大,而接枝效率和橡胶相体积分数均有所降低;聚合中发生明显的相转变,最终形态为经典的＂核-壳＂结构.当与Li-700A复合时,其形态可得到明显改善,且复合胶用量低时,有利于接枝和包藏,补强值为正;复合胶用量增加,粒子尺寸增大,补强值为负.另外,掺混入Ni-9004可显著提高Li-700A的增韧效果,当掺混量达75%时,在产品的拉伸性能得以保持的同时,Izod缺口冲击强度提高了150%以上.