木橡胶的动态压缩力学性能及其破坏行为

我国古人知道木材细胞具有非常好的抗压性,建造房屋时通常利用木或竹等弹性支撑材料进行减振和缓振。随着橡胶和塑料的诞生,现在人们基本用人造橡胶和塑料泡沫来实现这些功能,但在冲击振动较大的机械设备减振中,人造橡胶和塑料泡沫还达不到使用要求。为了满足机械领域的实际需求,提高材料的冲击吸能效果,马岩（2003）提出了木橡胶的概念。

车用木橡胶减震器动态力学性能及Johnson-Cook型本构方程

【目的】分析车用木橡胶减震器的力学性能求得车用木橡胶减震器Johnson-Cook型本构方程,并检验求得的本构方程对车用木橡胶减震器应力与应变关系的描述是否准确。【方法】选用密度0.439 g·cm^3、含水率约12%的小兴安岭红松木块及弹性好、黏接强度高、胶层柔韧、耐冲击、耐震动的氯丁胶作为试验原料,利用微米长木纤维成型机床沿纵向将干燥后的红松木块加工成微米级木纤维然后将加工好的木纤维放入揉丝机揉搓至宽度为1~2 mm、长度为15~30 mm的微米木丝再通过备料、称重、拌胶、模压、保压、卸模等工艺制备出车用木橡胶减震器试样。利用分离式霍普金森压杆对车用木橡胶减震器试样进行动态压缩试验,获得应变率为1 250,1 500,1 750 s^(-1)时木橡胶减震器的波形曲线。最后利用试验数据及Origin软件确定车用木橡胶减震器Johnson-Cook型本构方程的参数从而初步得到车用木橡胶减震器的Johnson-Cook本构方程,并对比试验曲线与Johnson-Cook型本构方程拟合曲线的拟合程度。【结果】模压出φ10mm×10mm的车用木橡胶减震器试样通过对试样进行动态压缩试验得到应变率为1 250,1500,1750 s^(-1)时车用木橡胶减震器的应力一应变曲线,利用试验所得数据建立车用木橡胶减震器的Johnson-Cook本构方程:σ=[21+0.329(ε)1.16]×[1+0.148ln(ε)]。[结论]车用木橡胶减震器对应变率比较敏感,能够实现较大的变形,并且在3种应变率下,流动应力的最大值均不小于12 MPa,远远超过目前较广泛应用于减震的氯丁橡胶和泡沫橡胶的最大许用应力,并且车用木橡胶的韧性及吸收能量的性能要比氯丁橡胶及泡沫橡胶好。通过对试验后试样的损伤进行观察,发现当应变率为1 500 s^(-1)时车用木橡胶减震器试样上出现450的表面裂纹并且车用木橡胶减震器的破坏形式均以胶的破坏为主。在观察试验曲线与Johnson-Cook型本构方程拟合曲线的拟合程度后,可以发现在应变较小时,求得的Johnson-Cook型本构方程对车用木橡胶减震器应力与应变关系的描述比较准确,尤其在应变率为1 250 s^(-1)且应变小于0.056时,拟合值与试验值几乎完全吻合。

微米木纤维JGD型木橡胶减震器的建模理论研究

选用可再生资源——红松木材的加工剩余物和边角碎料切削而成的木纤维为原料,用数学建模方法构造JGD型木橡胶减震器的外部造型,通过MATLAB验证JGD型木橡胶减震器仿真模型的通用性和精确性。动态输入模型参数,得到不同模型所需的加工尺寸,制作与模型相对应的模具。在模具上完成微米木纤维JGD型木橡胶减震器的整个模压加工过程,既能保证木橡胶减震器外形尺寸,又降低其生产成本,可为微米木纤维JGD型木橡胶减震器的加工系统实际生产提供理论依据。

微米木丝车用木橡胶减震器模压工艺及制备

通过了解木材的机械性能和强度的微观力学模型,分析微米木丝及其模压制品的性能,建立了微米木丝模压车用木橡胶减震器的工艺流程,并按照模压的工艺流程进行了微米木丝车用木橡胶减震器的制作。

微米长细丝RM型木橡胶减振器的研究

介绍了RM型木橡胶减震器的建模方法、参数采集及形状仿真,总结了微米长细丝RM型木橡胶减振器的用材与数控加工技术,提出了以微米长细丝为材料替代人造橡胶制作而成的RM型木橡胶减振器,具有环保、绿色、与货物表面相容性好等优点,是利用可再生资源替代化石类资源的尝试;建立微米长细丝RM型木橡胶减振器规则锥台和底座构成的模型,具有利用模型参数驱动的通用性,可直接由模型方程输入模型外形相关尺寸参数,获得不同锥台和底座构成部件所需的加工尺寸,保证造型的美观,降低生产成本。通过VC++6.0对RM型木橡胶减振器造型进行仿真验证表明,所建立的模型具有良好的精确性、通用性和实用性,为RM型木橡胶减振器加工系统的开发提供理论依据。

基于木橡胶主簧的新型半主动式液压悬置在汽车上的应用

【目的】针对目前汽车半主动式液压悬置主要隔振元件——橡胶主簧(其材料主要是传统橡胶)存在的隔振效果不理想、易老化、隔音效果不好等缺点,基于木橡胶理论,提出用木橡胶主簧代替液压悬置中的橡胶主簧,并在一款常用的半主动汽车悬置上进行结构建模、软件仿真及样品试验,为木质纤维材料在汽车发动机减振领域的应用提供技术支持。【方法】选用小兴安岭产密度0.439 g·cm^(-3)、含水率12%~15%的红松作为木橡胶主簧材质,借助东北林业大学林业与机械工程技术中心设计的厚度均在86μm以下的木纤维,使其平均厚度达到50μm左右,将其揉丝、加工制作后应用到半主动液压悬置的主簧上。运用键合图理论建立半主动液压悬置的键合图模型和数学模型,在Matlab/Simulink软件中根据推导的状态方程仿真计算悬置的动特性,并将仿真结果与试验数据进行比较。【结果】在0~30 Hz的低频范围内,液压悬置的动刚度变化在仿真及试验结果中高度一致,参数几乎相同,阻尼滞后角的变化趋势也是如此;在30~200 Hz的高频范围内,液压悬置的动刚度在仿真及试验结果中数值接近,阻尼滞后角的数值变化趋势有一定不同。【结论】1)通过对木橡胶主簧半主动液压悬置的试验与建模仿真分析,木纤维橡胶材料作为半主动液压悬置的隔振材料完全可行,利用键合图数学模型研究悬置的隔振是合理的,尤其对于低频隔振特性预测十分准确,低频隔振仿真分析是悬置设计的必要环节;2)应用键合图方法对木橡胶主簧半主动液压悬置系统进行建模仿真是可行的,对所建模型的仿真与试验结果很好地证明了这一点;3)在高频段内虽然动刚度在仿真与试验结果中接近,但阻尼滞后角的变化趋势却有一定不同,说明本文所建的基于木橡胶主簧的液压悬置模型对悬置系统高频段范围内的动态特性研究存在一定局限性。

木橡胶的性能及开发利用前景展望

木橡胶是按照橡胶力学性能构造的一种兼具木质材料和橡胶力学特点及材料优点的新型木基材料。文章简述了木橡胶的概念、原料、生产工艺和性能,并对木橡胶开发应用前景进行总结展望。

木橡胶成型机温度控制系统设计

橡胶资源短缺的今天,人工合成橡胶已经成为主流趋势,但是人工合成橡胶中的高分子聚合物不易降解,其挥发的气体造成空气污染、环境污染,而且制造成本高,而木橡胶是由木质材料加工而成,具有可降解,保护环境的作用,并且制造成本低、原材料广泛,制造设计出木橡胶成型机可以大规模的生产加工木橡胶模型,设计温度控制系统实现热铸木橡胶成型智能控制。

影响木质-橡胶环保复合材料甲醛释放量的因子分析

【目的】制备环保低毒的木质-橡胶环保复合材料。【方法】采用Design-expert的响应曲面试验分析法分析异氰酸酯(PMDI)、脲醛胶(UF)及木刨花与橡胶颗粒质量比(W/R)对木质-橡胶复合材料甲醛释放量的影响,并对这3个因子的影响机理进行探讨。【结果】W/R和UF对甲醛释放量影响极显著,PMDI对甲醛释放量有一定的影响;建立了PMDI、UF和W/R对甲醛释放量影响的数学拟合方程;得到了制备木质-橡胶环保复合材料的最佳优化方案:异氰酸酯施胶量为5.966%,脲醛胶施胶量为10.004%,木刨花与橡胶颗粒质量比为60/40,在此优化条件下,甲醛释放量为71.15 mg/kg。【结论】PMDI与UF混合胶粘剂可以成功地胶结木刨花和废旧轮胎橡胶颗粒制造低毒环保的复合材料。

橡胶兔食木诸亚种冬季蛋白质和磷的含量及体外消化率

有关橡胶兔食木诸亚种和生态型冬季粗蛋白质、磷及体外消化率的评估已有少量研究。但在这些研究中,未标明亚种及生态型的来源。本研究的目的在于验证这样一个假设:在土壤类型相同的普通庭园中生长的椽胶兔食木某些亚种和生态型的粗蛋白质、磷和体外消化率将超过其它亚种和生态型。同时,还对这些亚种和生态型的测定结果与其它冬季饲草种进行了比较。 3个测定因子在这些亚种和生态型中均有明显差异。与其它冬季饲草相比,橡胶兔食木的某些生态型其粗蛋白质、磷和体外消化率均较高。由于亚种与生态型间存在较大差异,一个选择计划便可导致培育作为一种冬季饲草的优良橡胶兔食木类型。

JN型微米木纤维减震器

【目的】利用微米木纤维为原材料代替难以降解的橡胶和塑料,制作出适用于机械设备或汽车减震装置的JN型木纤维减震器,研究JN型木纤维减震器的选材、加工工艺及数学建模方法,为减震器数控加工机床和数控系统的研制与开发提供理论依据。【方法】以密度为0.439 g·cm-3、含水率为12%~15%、平均厚度可达到52μm的红松微米木纤维为基材,利用冷硫化和复合材组构理论,采用热压模具定型方法制作出JN型微米木纤维减震器样品,测量样品的质量、体积并观察样品浸泡在水中24 h后的外形状态。在基本假设的基础上,用包络法和规则几何体建模法建立JN型微米木纤维减震器的数学模型,并利用Matlab软件对JN型微米木纤维减震器进行仿真分析。【结果】JN型微米木纤维减震器样品的密度在0.91~1.36 g·cm-3之间,质量在1.4~2.0 kg之间,在水中浸泡24 h不会变形。仿真分析结果证明JN型微米木纤维减震器数学模型具有一定的通用性和准确性。【结论】按规定的加工工艺制备的JN型微米木纤维减震器样品符合密度、弹性要求,并且具有抗水性;JN型木纤维减震器的建模由底座和规则梯形台构成,模型参数具有通用性,直接将底座和规则梯形面相关尺寸参数输入模型方程,可获得JN型木纤维减震器的不同加工尺寸;为保证JN型木纤维减震器的实用尺寸和外观,降低生产成本,整个模压加工过程必须在一套模具上完成。