基于智能轮胎系统原位测量轮胎帘布层跑偏(二)

(接上期)3轮胎帘布层跑偏:假设、验证和测量从方程式8可以清楚地看出,横向加速度与零侧滑角下的横向变形有关,这是由帘布层跑偏引起的横向变形。因此,只有准确地描述帘布层跑偏的变形模式,才能解释横向加速度的特性。Walter、Pottinger和Bert做了一些工作来说明帘布层跑偏现象。他们将轮胎帘布层跑偏归因于弯曲-扭曲耦合关系。

辐射实验与大规模模拟协同分析填充硫化胶的结构 第3讲 同时测定SS曲线和幅射超小角X射线散射应力-应变曲线的实验

近年来,同时辐射实验和大规模模拟是开发新型功能性橡胶材料必不可少的。在这一系列讲座中,我将尝试通过同时辐射实验和大规模模拟来解释填充硫化胶的结构分析。在第三篇文章中,我将讨论链端改性丁苯橡胶的应力-应变曲线和超小角度x射线散射的同时测量实验,以及用这些实验数据通过反向蒙特卡罗模拟在拉伸和卸载过程中重组填料结构。白炭黑聚集体在拉伸时的变形特性揭示了改性与未改性SBR(丁苯橡胶)的差异。

蛋白质对天然橡胶力学性能的影响

用溶胀法和橡胶态核磁共振(NMR)光谱分析了用未经处理的天然橡胶(NR)、脱蛋白天然橡胶(DPNR)和无蛋白质天然橡胶(PFNR)制备硫化胶的交联结构,研究了蛋白质对天然橡胶硫化的影响。NR中存在的蛋白质通过三种方法去除:用酶脱蛋白、尿素脱蛋白或在十二烷基硫酸钠存在下用尿素-丙酮脱蛋白。NR中存在的蛋白质量约为0.238w/w%,通过尿素-丙酮脱蛋白使蛋白质降低到0.000w/w%,而通过酶和尿素脱蛋白使蛋白质分别降低到约0.003w/w%和0.019w/w%。硬度、溶胀度和交联结构取决于蛋白质的含量。由非填充胶料、炭黑填充胶料和白炭黑填充胶料制备的硫化胶的力学性能与蛋白质的含量有关。

控制橡胶结构以提高其性能

介绍了我们实验室的教育和研究情况。本文简要介绍了我们对橡胶材料的研究和概念。为了改善橡胶(例如交联橡胶、嵌段共聚物)材料的性能,我们试图通过并用、加热、热拉伸长超临界CO_(2)方法来控制交联结构、应变诱导结晶和微相结构。例如,通过增加并用胶中的应变诱导结晶和在聚氨酯中形成叠层微区结构来提高橡胶的强度。

基于智能轮胎系统原位测量轮胎帘布层跑偏

帘布层跑偏是子午线轮胎的固有特性,表现为零侧滑角时的非零侧向力,因此它是与车辆直线行驶、安全性和舒适性相关的重要设计因素。尽管帘布层跑偏是一种滚动接触现象,但目前还缺乏轮胎在运动中帘布层转向力的直接测量和模拟的方法。因此,我们研究出了一种方法,即利用最近提出的基于智能轮胎系统的加速度计原位测量轮胎帘布层跑偏。这一新的测量方法具有重要意义,主要有三个原因:它有助于理解子午线轮胎帘布层跑偏的内在机理,提高了基于加速度计的智能轮胎的精度,并为轮胎帘布层的跑偏提供了一种原位测量方法;开发了一种基于加速度计的智能轮胎,以获得不同条件下的加速度测量值;在这些条件下,横向运动特性特别令人感兴趣。观察到了两种从未报道过的异常现象:(1)横向加速度表现出相对于正/负测滑角的不对称特性;(2)零侧滑角下的横向加速度仍然存在。据推测,这两种不寻常现象的根本原因是与帘布层跑偏相关的动力学,相反,该动力学可用于原位测量轮胎帘布层跑偏。为此,用滚动接触动力学的混合拉格朗日-欧拉方法可以列出计算轮胎横向加速度的公式,该加速度可将刚性运动和弹性位移联系起来。可以清楚地发现,横向加速度与旋转速度的平方和位移的二阶梯度成正比。基于该动力学模型,通过轮胎帘布层跑偏即可以很容易地解释横向加速度特性,其表现为由于轮胎带束层的帘线-橡胶复合材料弯曲-扭曲变形的耦合而产生正弦横向变形模式。已经用有限元模拟验证了所提出的假设,且实验结果也可证明轮胎帘布层跑偏会导致观察到的异常横向加速度模式。因此,即使在零外车轮侧滑角的情况下,也可以通过积分获得的横向加速度和表观弹性侧滑角进行原位测量帘布层跑偏的定量值。通过这种方式,智能轮胎系统可为运动中的轮胎帘布层提供一种直接测量方法。此外,基于所提出的与帘布层跑偏相关的动力学假设,通过对左/右侧滑的非对称加速度进行适当模拟,可以提高智能轮胎算法的准确性。

用橡胶态核磁共振法研究硫化促进剂对天然橡胶硫化的影响

通过橡胶态核磁共振光谱(NMR)分析交联点结构,研究了促进剂对天然橡胶硫化的影响。采用二乙基二硫代氨基甲酸锌(ZDEC)、二丁基二硫代氨基甲酸锌(ZDBC)和2-硫醇基苯并噻唑锌(ZMBT)三种促进剂之一,在添加硫黄、氧化锌(ZnO)和硬脂酸条件下,对天然橡胶进行了加速硫化。通过橡胶态NMR分析、双层完全去耦(BCM)、极化转移无畸变增强(DEPT)和附加质子试验(ATP)测定了硫化天然橡胶的交联点结构。根据所得交联点结构,对天然橡胶的硫化机理进行了论证分析。根据本研究中使用的促进剂种类,分为两种机理:游离基机理和离子机理。

铁道车辆用压电橡胶

压电材料具有将机械能变换成电能,反过来将电能变换成机械能的性能。通过采用压电材料的这种性能,可以用压电材料制造传感器和调速控制器。普通压电材料为压电陶瓷,非常硬且很脆,其应用范围有限。我们已经把注意力集中到挠性橡胶上,意在将挠性橡胶替代脆性陶瓷用作工程材料。最初,"混合型"压电橡胶是通过用滚轧机将橡胶与压电陶瓷颗粒混合而制得。但是,这种压电橡胶压电性非常低,因此,通过施加电压,进行橡胶硫化制成了"取向型"压电橡胶。"取向型"压电橡胶在橡胶中混合有排列好的压电陶瓷颗粒。另外,业已证明,增加施加于排成行的颗粒的力可以提高取向型的压电性。在本论文中,我们介绍了压电橡胶的制造方法和压电橡胶的性能,还介绍了将压电橡胶用于铁道车辆侧门的固定传感器的效果以及在铁道车辆轴承进行的传感器损坏检测。

橡胶摩擦与磨耗关系的统一物理概念(四)--橡胶摩擦与磨耗关系的统一磨耗理论

在最后的第四部分,作者提出了一种通过粘滑运动形成磨纹的新的橡胶磨耗理论,将橡胶磨耗与橡胶摩擦联系起来。介绍了动力学解释磨耗率与磨纹距离之间的密切关系,即磨耗-磨纹图,该图表明,两种机理在磨纹形成的初始阶段和最终阶段起作用。在检验了AG给出的橡胶磨耗理论之后,托马斯从理论和实验方面提出了一种基于断裂力学研究的橡胶磨耗新理论,指出粘滑运动是促进橡胶磨耗的直接驱动力,因此,与粘滑运动周期相同长度的磨纹留在橡胶的磨耗表面上。

橡胶摩擦与磨耗关系的统一物理概念(二)--粘滑运动与形成磨纹和橡胶磨耗不可分割的关系

作者提出了橡胶磨耗的基本特征,其中橡胶磨耗与在橡胶粘滑过程中由于粘滑运动而产生的磨纹成为密不可分的关系。在这一过程中,初始微裂纹是由高频微报动引起的,粘滑运动加速了磨纹的形成,因此,橡胶的磨耗被理解为磨纹的形成和磨纹凸起部产生分离的过程。作者新推导出了“磨纹示意图”,其中磨耗速率V直接与磨纹间距有关,公式为V=k(D_(ab))n,式中:n在磨耗的早期阶段为1/3,在磨耗的最终稳定阶段为3.5,k为常数。

功能性合成橡胶的信息学研究

用材料信息学方法研究了橡胶共混物的结构与物理性能之间的关系。本文以轮胎胶常用的SBR(丁苯橡胶)/IR(异戊二烯橡胶)/白炭黑并用胶为研究对象,在计算机上创建模型结构,并用有限元法(FEM)计算了物理特性。通过对模型结构进行三维结构分析,获得了以结构特性作为解释变量和以计算值作为目标变量的数据集。为了阐明每种结构特性对物理性能的影响,以用50%定伸应力(M50)作为目标变量的数据集进行了机械研究。模型的预测精度为R²值高达0.87。此外,Shapley附加解释[Shapley Additive ex Planation(SHAP)]分析表明,SBR相的连续性和相分离界面的形状对物理特性特别重要。最后,我们创建了一个结构-性能相关图,可以让我们在没有科研设备的情况下使能满足目标物理特性的胶料和结构的研究范围变窄,这样就可以缩短材料的开发周期。

用不连续表面功能化多壁碳纳米管改进越野轮胎配方

不连续、表面功能化多壁碳纳米管(也称为Molecular Rebar,MR)通过采用NR和SBR母炼胶以及环烷油基MR干胶乳凝缩物的方法可用于天然橡胶(NR)与丁苯橡胶(SBR)的越野轮胎(OTR)并用胶配方,且纳米管在橡胶相和CB填充剂网络内的分散均匀。通过配合1.25质量份MR,CB填充胶的拉伸强度和定伸应力之类的机械性能比对比配方胶的高,这表明纳米管对炭黑填充胶具有补强效果。配合MR的炭黑填充胶韧性至少比对比配方胶提高30%;抗崩花掉块性能至少提高100%;还可在不降低湿路面抓着力、滚动阻力和生热性等动态性能的前提下提高抗撕裂性、抗崩花掉块性和耐磨性。

充气子午线航空轮胎——提高胎圈底部抗龟裂性

本发明充气子午线航空轮胎具有由一对圆断面钢丝圈构成的钢丝圈、在两钢丝圈之间呈圆环状延伸的由多层帘布层构成的子午线胎体和配置在钢丝圈的径向外侧且与钢丝圈邻接的填充胶条。上述子午线胎体具有1层以上从轮胎轴向内侧向外侧向上包卷上述钢丝圈的反包层和1层以上包覆反包层反包部且至少延伸至上述钢丝圈径向内侧的正包层。将轮胎安装于轮辋,在未充气、无负荷状态下的轮胎断面图上,设上述钢丝圈的中心O为中心,并设最接近上述填充胶条的轮胎轴向内侧的帘布层与具有上述钢丝圈直径D的两倍的半径的虚拟圆相交的交点为A点,设最接近上述填充胶条的轮胎轴向外侧的帘布层与具有上述虚拟圆相交的交点为B点,以在上述A点和上述B点之间的中点为基准点C时,连结上述钢丝圈的中心O和上述基准点C的线段OC相对于通过上述钢丝圈中心的轮胎径向线向轮胎轴向外侧构成的倾斜角度θ为17°以下。

子午线航空轮胎——提高胎圈部耐久性

本发明子午线航空轮胎具有一对环状圆断面钢丝圈和子午线胎体。子午线胎体具有1层以上反包层和1层以上正包层。本发明子午线航空轮胎的特征是,在轮胎承载额定负荷B(N)与圆断面钢丝圈的断面直径A(mm)自乘的关系应满足520≦B/A2的关系。在上述子午线航空轮胎中,轮胎的额定层级PR与圆断面钢丝圈的断面直径A(mm)的关系应满足PR/A≧1.6的关系。

子午线航空轮胎

本发明可进一步提高在超负荷条件下的子午线航空轮胎的胎圈部耐久性。对于传统航空轮胎来说,在标准负荷的1.0倍负荷时的背离点Q与在标准负荷的1.5倍负荷时的背离点S之间的轮胎外表面向轮胎轴向内侧凸出,而本发明子午线航空轮胎则是呈直线状或者向轴向外侧凸出。因此,本发明子午线航空轮胎因充内压而产生变形时的变化比传统轮胎的小。其结果,轮胎在行驶时胎圈部的橡胶反复产生变形的变动值(压缩变形与拉伸变形的差值)减小,可降低剪切应变和生热。

产业用运输带和技术发展趋势

运输带广泛用于各工业领域,作为搬运人工不能运输的物品的手段,用运输带可以将物品有效地输送到远程目的地。可根据输送条件以适当的材料、厚度、宽度和长度设计运输带,特别是运输带的覆盖胶材料对运输带的寿命有很大影响。因此,要根据运输条件和斜槽条件选择材料性能,例如选择耐磨、耐热或耐油的橡胶。近年来,对于运输带来说,除了需要基本性能外,还要求考虑运输带的环保和安全问题(例如低滚动阻力和阻燃性)。在本论文中,我们将介绍运输带产品和技术。

轻量化航空轮胎

本发明的目的是提供一种高速高负荷且重量轻的充气轮胎。本发明充气轮胎具有胎体和带束层补强结构。上述带束层补强结构通过缠绕补强帘线覆胶胶条形成。上述补强帘线覆胶胶条由多根第一补强帘线和配置在上述补强帘线覆胶胶条的各横向端部的第二补强帘线构成。上述补强帘线覆胶胶条具有三角形的横向外侧端部。