基于有限元分析的橡胶回弹性模拟

借助有限元分析软件ABAQUS模拟了橡胶材料回弹测试的实验过程,探讨了回弹过程中的能量变化情况,为橡胶材料黏弹性的进一步研究做了铺垫。结果表明,新方法的表征结果与实际测试结果基本一致,证明拟合的本构方程与材料本身属性相符,同时表征了回弹过程中能量的准确变化。在冲击过程中,摆锤的动能主要转化为试样的弹性势能和耗散能。此外,通过分析试样模型温度场的变化,更加直观地观察到橡胶变形过程中的能量损耗导致的温度上升,说明部分损失的动能转化为热能散失到了环境中。

混合路面重载工况下使用的11.00R20载重子午线轮胎肩空问题的解决

针对11.00R20载重子午线轮胎在混合路面重载工况下出现的肩空问题建立系统分析模型,通过优化施工设计和调整材料分布来改进轮胎结构。通过模型、有限元分析、室内试验及实际使用来验证改进方向的有效性,即采取减小胎面胶厚度、胎肩垫胶厚度和胎侧厚度,优化三角胶过渡,胎体选用3+9+15×0.225ST钢丝帘线,胎圈部位调整为1层锦纶加强层设计等措施,使轮胎胎圈耐久性能显著提高,轮胎肩空问题有效解决。提出轮胎在结构改进过程中需建立系统性思维,针对失效部位改进的同时进行系统性调整,这对材料的使用寿命和最大化利用具有正向影响。

基于Ansys软件的轮胎硫化工艺数值分析

利用仿真分析软件Ansys Fluent和Workbench等对硫化胶囊内部流体域、胶囊内壁和轮胎进行仿真建模和热流耦合处理,分析硫化胶囊内部流体域平均压力、入口处流体域平均速度、内部液态水体积分数和流体域温度等的变化规律及自硫化机合模至硫化324 s内轮胎3个点位温度的变化规律。对比轮胎相应位置的仿真温度与实测温度曲线,验证了仿真模型的准确性,利用该模型可优化轮胎硫化工艺。

几种粘合促进剂在全钢子午线轮胎胎体中的应用

研究间苯二酚、间甲树脂、酚醛树脂3种粘合促进剂在全钢子午线轮胎胎体中的应用。结果表明:间苯二酚硫化胶的邵尔A型硬度和定伸应力较大,酚醛树脂和间甲树脂硫化胶的撕裂强度和拉断伸长率较大;酚醛树脂硫化胶与钢丝帘线的初始抽出力较高,老化后,间苯二酚和间甲树脂硫化胶与钢丝帘线的抽出力和抽出力保持率较高;酚醛树脂硫化胶压缩生热和60℃时的损耗因子明显高于间苯二酚和间甲树脂硫化胶。在实际生产中,应根据原料特性与应用性能调整配方与优化工艺,以获得最佳的综合性能。

12R22.5绿色子午线轮胎胎面弧度高对接地性能的影响

基于ABAQUS有限元分析软件,建立12R22.5全钢载重子午线轮胎有限元模型。以胎面弧度高为变量,分析了胎面弧度高对轮胎接地性能的影响。结果表明,随着胎面弧度高增大,轮胎接地印痕形状从近似矩形转变为近似椭圆形,轮胎的抓地性能逐步下降;接地压力偏度值呈增大趋势,轮胎耐磨性能变差;适度减小胎面弧度高可提高轮胎抓地和耐磨性能。研究结果可对轮胎接地性能的分析方法和轮胎生产模具的优化提供参考。

24R21子午线轮胎接地和肩部耐久性能的协调设计

针对子午线轮胎的接地和肩部耐久性能,以24R21型子午线轮胎为研究对象,基于ABAQUS软件进行建模分析,通过设计正交实验,研究了2#带束层宽度、厚度和角度的变化对接地和肩部耐久性能的影响。结果表明,2#带束层的设计角度对轮胎接地性能的影响最大,合适的设计角度可以优化轮胎的接地性能;2#带束层的设计厚度对肩部耐久性能的影响最大,宽度次之。对接地和肩部耐久性能进行了协调优化,在保证接地性能基本不变的情况下,改善了肩部耐久性能,并得出最优方案,即2#带束层的宽度为210 mm、厚度为24 mm、角度为26°。

TBR轮胎胎体胶的疲劳仿真及优化

以12R22.5全钢载重子午线轮胎胎体橡胶为研究对象,通过正交试验的方法,运用ABAQUS和FE-SAFE联合仿真对胎体胶疲劳寿命进行预测,采用极差分析确定了胎体橡胶配方中炭黑、不溶性硫黄和促进剂的最佳用量,实现以提高胎体胶疲劳寿命为目的的实验配方优化。结果表明,当配方中N326、OT-20和DZ的用量(质量份)分别为60份,4.375份和1.6份时,胎体橡胶有较高的疲劳寿命;相较于原始的配方设计,优化后的胎体橡胶疲劳寿命提升了22.5%,满足了胎体橡胶疲劳寿命优化的实验目的。

基于三维设计软件CATIA的12R22.5全钢载重子午线轮胎施工设计

介绍基于三维设计软件CATIA的12R22.5全钢载重子午线轮胎施工设计流程优化。该方法可以简单快捷地完成轮胎花纹绘制,得到完整的轮胎花纹三维造型以及轮胎各部件的尺寸、体积和质量,模拟成品轮胎的施工设计,优化设计流程;设计数据更加精确,保证半成品尺寸设计的合理性;使轮胎设计人员更直观地比较不同设计方案,并进行优选;减少轮胎生产试制次数,缩短开发周期,降低生产成本。

基于ABAQUS炭黑填充三元乙丙橡胶超弹性本构模型的分析与比较

通过有限元软件ABAQUS对三元乙丙橡胶材料单轴拉伸实验数据与超弹材料本构模型进行了应力-应变曲线的拟合,主要对比了形变量在0~300%时消除Mullins效应后填充胶实验测得的应力-应变曲线与Neo Hooke模型、Yeoh模型、Arruda-Boyce模型的拟合曲线。结果表明:应变量在150%以下,三者都有较好的拟合效果;应变量超过150%时,Neo Hooke模型拟合曲线会明显偏离实验结果;在应变量在0~280%之间,Yeoh模型和Arruda-Boyce模型拟合效果拟合较好;在应变量在280%以上,Arruda-Boyce模型最好。

235/45R18轮胎带束层帘线的有限元优化设计

通过四因子三水平正交试验,用有限元分析软件Abaqus对235/45R18轮胎带束层帘线截面积、帘线间距、1#带束层帘线角度、2#带束层帘线角度进行优化设计,分析带束层端部的最大Mises应力和最大应变能密度以及胎面最大接地应力。结果表明,带束层帘线截面积为0.16 mm^2、帘线间距为1.6 mm、1#带束层帘线角度为58°、2#带束层帘线角度为122°时,轮胎带束层端部的最大Mises应力和最大应变能密度以及胎面最大接地应力最小,轮胎使用寿命更长。

聚氨酯支撑结构免充气轮胎仿真模拟与优化

基于ABAQUS软件,建立聚氨酯支撑结构的免充气轮胎模型。分析发现,免充气轮胎由于胎面弧度较小,胎面较薄,导致胎面部位应力过渡不良,轮胎产生的接地压力较大,接地压力分布较窄,接地面积较小,接地性能较差;聚氨酯支撑结构产生应力集中,易产生疲劳损坏。对免充气轮胎进行优化,增大胎面弧度,即增加胎面厚度。优化后的免充气轮胎B和免充气轮胎C,其接地压力分布均匀,最大接地压力分别减小20.84%和26.85%;轮胎的接地面积分别增加18.65%和34.94%,使得接地性能明显提高;支撑结构的最大应力分别减小16.8%和13.53%,表现为应力集中现象减弱。优化后的免充气轮胎综合性能提高较大。

骨架材料对免充气轮胎承载性能和接地性能的影响

以规格为2.50-14的C形孔洞免充气轮胎为例,基于Abaqus有限元分析软件,建立免充气轮胎的三维有限元模型,针对接地应力分布不均的问题,嵌入不同宽度和厚度的高苯乙烯硬质弹性体层作为骨架材料,对免充气轮胎的承载性能和接地性能进行优化分析,得到硬质弹性体层的最优厚度和宽度。结果表明,硬质弹性体层宽度为40 mm、厚度为6 mm时免充气轮胎的承载性能和接地性能较好。

橡胶-塑料复合型轮胎的力学性能分析

基于ABAQUS软件,建立新型12R20.00橡胶-高抗冲聚苯乙烯(HIPS)复合型轮胎,在静态载荷下进行模拟,进行力学性能分析,并与同种规格的子午线轮胎进行比较。结果表明,橡胶-塑料轮胎下沉量大,接地压力小,接地压力分布均匀,接地性能良好,HIPS层是橡胶-塑料轮胎的主要受力部件,载重时支撑结构和HIPS层产生变形,起到了承载、缓冲和分散载荷的作用。

免充气轮胎优化设计有限元分析

以规格为2.50-14的C形孔洞免充气轮胎为研究对象,基于Abaqus有限元分析软件,建立免充气轮胎三维有限元模型。针对免充气轮胎的支撑结构最大应力和接地面积,以孔洞圆弧半径、支撑结构数量、硬质弹性体层宽度和硬质弹性体层厚度4个因子进行正交试验分析。结果表明,孔洞圆弧内侧半径为17mm和外侧半径为20mm、支撑结构数量为40个、硬质弹性体层宽度为44mm、硬质弹性体层厚度为6mm的优化设计免充气轮胎的支撑结构性能、承载能力及接地性能提升较大。

频率与温度对不同橡胶基磁流变弹性体的影响

磁流变弹性体(MREs)作为一种新型智能磁敏材料的一个分支,能够感应外加磁场,并做出力学响应,在汽车减震,飞机、高铁、武器等军事和民用领域有广泛的应用前景,然而MREs不良的机械性能和较低的磁流变效应制约了其工程方面的应用。从该问题出发,使用羰基铁粉(CIP)填充氯丁橡胶和顺丁橡胶,制备了氯丁橡胶基和顺丁橡胶基MREs,讨论了橡胶基体种类和使用工况(振动频率、温度等)对MREs性能的影响,以便更好进行智能控制。结果发现,氯丁橡胶基MREs比顺丁橡胶基MREs有着更好的磁流变效应。频率的增大使得氯丁橡胶基MREs硫化胶磁致模量和相对磁流变效应增大,而顺丁橡胶基MREs则相反;温度的升高降低了氯丁橡胶基MREs硫化胶的零场模量和磁致模量,但是提高了其相对磁流变效应。

丙烯腈含量对NBR/TPU共混物性能的影响

采用熔融共混的方法制备了丙烯腈含量不同的丁腈橡胶(NBR)和热塑性聚氨酯(TPU)的复合材料,探究了丙烯腈含量和填料对NBR/TPU共混物的物理机械性能及阻尼性能的影响。结果表明,随着丙烯腈含量增加,NBR/TPU共混物的拉伸强度和扯断伸长率明显提高,硬度略有增加;NBR/TPU共混物的玻璃化转变温度(Tg)向室温移动,有效阻尼温域变宽,阻尼性能得到改善。扫描电子显微镜结果显示,滑石粉作填料较白炭黑在NBR/TPU共混物中的分散性更好;动态热机械分析数据表明,滑石粉作填料时,NBR/TPU共混物的损耗因子峰值为1.18,比白炭黑作填料时的0.77有很大提升,有效阻尼温域也更宽。

氯丁橡胶基磁流变弹性体的制备及补强

使用炭黑和羰基铁粉(CIP)制备了三种氯丁橡胶基磁流变弹性体(MREs),考察了填料种类对MREs力学性能、储能模量和损耗模量的影响。结果表明,炭黑的加入提高了最大转矩和最小转矩,提高了硫化胶的拉伸强度与300%定伸拉力;羰基铁粉的加入提高了混炼胶的硫化速度,但对混炼胶无明显补强作用;羰基铁粉和炭黑的加入都提高了试样的储能模量和损耗模量,都使橡胶的Payne效应和Mullins效应更加明显。通过扫描电镜分析发现,循环拉伸测试后羰基铁粉与橡胶之间出现明显的孔隙,致使羰基铁粉从橡胶基体中脱离;羰基铁粉表面光滑,说明羰基铁粉与橡胶基体的浸润性不良。

胶料混炼过程中不溶性硫黄熔融与分解协调控制的研究

对胶料混炼过程中不溶性硫黄(IS)熔融与分解协调控制进行研究。通过差式扫描量热分析得出IS的熔融速率最快温度为124.0℃,分解速率最快温度为132.9℃;采用HAAKE转矩流变仪对胶料混炼过程进行模拟,得出流变仪内壁温度(起始混炼温度)为90～95℃时,天然橡胶/IS共混胶中的IS既不分解,又能实现良好分散。

基于Moldflow和ABAQUS对回形框的有限元联合仿真

基于Moldflow平台,对热塑性聚酰亚胺(PI)回形框注塑成型进行了模流分析,获取残余应力和材料参数作为输出,利用Moldflow平台进行产品结构优化比较结果,然后在有限元软件ABAQUS平台上,将Moldflow网格数据为依据,对4500 V高压芯片用回形框注塑工艺进行联合仿真。结果表明,基于Moldflow软件优化倒角后,发现速度/压力切换时的压力由35.20 MPa降低为30.24 MPa,残余应力结果由67.99 MPa降低为65.90 MPa。基于ABAQUS软件进行结构分析,倒角位置所受应力由12.95 MPa降至12.32 MPa。实践发现,基于Moldflow与ABAQUS的联合仿真,对注塑产品倒角位置进行优化改善,减少倒角位置应力集中,倒角位置开裂的情况基本杜绝,为产品的设计优化提供了可靠保证。

集装箱液体包装袋有限元分析及优化设计

目的研究液袋的长度、厚度及装载不同粘度的液体对液袋撕裂行为的影响。方法利用CATIA软件,建立不同长度、厚度和装载不同粘度液体的集装箱液袋模型;基于ABAQUS软件,在静态和动态下对集装箱液袋进行模拟。结果经过模拟分析,得到了液袋的应力、应变、应变能密度和最大撕裂能。正交分析选出最佳方案后,计算出静态下最大应变为0.064 77,最大应变能密度为0.1928×10^(-3) J/mm^3,最大撕裂能为0.1868 J/mm^3;动态下最大应变为0.063 04,最大应变能密度为0.1885×10^(-3) J/mm^3,最大撕裂能为0.1828 J/mm^3。结论结晶度较低PE膜的撕裂主要与薄膜的最大撕裂能有关,通过增大液袋长度可相应降低PE层顶部的最大撕裂能,提高液袋的安全性能。动态下液袋PE层顶部的撕裂破损是液袋损坏的主要原因。