热机械剪切脱硫过程中橡胶结构的变化

采用自行组装的长径比为60∶1的双螺杆挤出机对废旧轮胎胎面胶粉热机械剪切脱硫。研究发现,通过热机械剪切的橡胶交联密度降低了62.35%,并且随着主机转速的增加,橡胶的交联密度进一步降低,微观结构也发生了变化。利用凝胶渗透色谱仪分析脱硫前后相对分子质量分布情况,发现随着主机转速的增加,橡胶溶胶的相对分子质量由大变小,相对分子质量分布宽度由宽变窄;用红外光谱仪对胶粉脱硫前后进行表征,结果表明,交联结构被破坏,生成了含硫基团的化合物,同时证实了线型天然橡胶(NR)的存在。根据脱硫前后橡胶官能团的变化以及键能与分子链的关系,研究了热机械剪切对橡胶结构的影响。

橡胶结构有限元分析收敛问题的对策

针对橡胶结构的材料非线性、几何非线性和接触非线性三种典型综合非线性有限元分析收敛性问题的难点,结合对Yx橡胶密封圈平面应变有限元模型的有限元分析,重点从高阶低阶单元的应用、网格密度、接触刚度及接触算法、载荷步与载荷子步几个方面对非线性计算收敛性的影响进行了讨论论证,为解决和提高计算收敛性给出了一些相应的对策。所述对策能有效改善橡胶结构非线性有限元计算收敛性,并且也部分适用于其他类型的非线性有限元问题的求解设置中。

橡胶结构和性能的关系

从橡胶结构的角度 ,介绍和讨论了橡胶大分子的化学组成、分子量、分子量分布、集聚状况和外界条件对橡胶性能的影响。

关于橡胶结构网格布局问题的探讨

橡胶结构因大变形使得计算中的网格出现扭曲,严重的网格畸变导致程序收敛失败,因此网格问题是分析大变形的橡胶结构最为关键的核心问题。为此本文详细探讨了橡胶结构下橡胶单元的变形特性,并在此基础上,针对不同的橡胶结构探索性地设计出符合橡胶大变形特性的网格布局和网格形状。工程分析实践表明,根据不同的结构及承载特性,设计出能有效反应橡胶变形的网格布局和网格形状,可使计算得到良好的变形效果和分析结果。

减振橡胶结构的概率-区间混合动态可靠度分析

针对减振橡胶结构的可靠度进行分析,改进了一种概率-区间混合动态可靠度分析模型,并给出了可靠度的简化计算方法。以循环载荷作用下的炭黑填充橡胶为例,首先考虑炭黑填充橡胶的粘滞特性推导了循环载荷作用下此橡胶圆柱体的温度场,采用过热失效准则构建出其极限状态方程,然后采用概率-区间混合模型描述结构不确定参数,同时考虑材料耐热性能的衰减,建立了橡胶结构动态可靠度分析模型,并将其化简为静态模型。通过高效序列迭代格式得到了橡胶结构可靠度上下界随时间增大而减小的时变规律以及可靠度指标随动态应变幅值增大而减小的变化规律。

子午线轮胎胎冠部位橡胶结构数值模拟

针对12.00R20全钢载重子午线轮胎,基于组合模型技术建立带复杂花纹的全局模型,基于子模型技术建立胎冠部位具有精细网格的接地区子模型,并验证其有效性。应用子模型精确模拟静负荷工况下胎冠部位橡胶结构的应力应变特征,并分析胎冠部位5个危险区域的应力情况。结果表明,子午线轮胎的带束层端部(区域M)在使用中是最容易破坏的位置,由于材料及结构均存在突变,其应力集中和剪切变形在整个胎冠部位是最严重的。基于本研究结果,提出了改进方法。

基于自适应优化策略的橡胶结构设计技术

尾推式发射筒的某些橡胶元件需要设计一定尺寸的橡胶结构,放入有限空间并利用橡胶变形来实现密封功能。然而压缩橡胶的结构设计难度较大:一方面,橡胶的设计尺寸是被压缩之后的变形状态,而工厂生产的都是未变形的橡胶尺寸,因此设计变形前的橡胶形状,具有一定挑战性;另一方面,橡胶为不可压的超弹性体,若设计的初始尺寸过大,有限空间的限制将装不下橡胶或者橡胶直接被压坏,若设计的初始尺寸过小,压缩后的橡胶将无法填满有限的内部空间,则必然有部分气体从一侧通过未填满的缝隙进入另一侧,使密封特性失效。为了解决上述问题,文中采用基于模糊聚类的自适应代理模型的优化策略,研究了一种橡胶结构设计方法,能够在已知橡胶压缩后尺寸的情况下反推出橡胶变形前的状态。试验表明,利用该设计方法生产出的橡胶,能够一次性解决橡胶结构的密封问题。

断裂现象揭示橡胶结构和特性的真相第6部分橡胶增强的真实结构和广义概念（三）：炭黑补强橡胶的实质

含炭黑填料补强的橡胶，是通过橡胶分子状态的三个变化阶段实现的。第一，在混炼过程中，橡胶分子被强烈地吸附到炭黑表面，形成结合橡胶，这种结构甚至在硫化后依然保持着非交联状态。第二，随着炭黑用量的增加，相邻的非交联橡胶缠结在一起，形成相互交错连通的连续网络。

断裂现象揭示橡胶结构和特性的真相第6部分橡胶增强的真实结构和广义概念（二）：交联天然橡胶应力增加的实质

真实交联橡胶中的交联相，表现为高斯分布状态，而并不是非高斯状态。交联橡胶的应力增加和拉伸强度提高，是通过其中非交联相的共连续结构来实现的。在温度低、拉伸速度快和高伸长率的条件下，非交联相中聚集的橡胶分子处于拉伸伸展状态，大量分子链聚集并呈束状排列，

断裂现象揭示橡胶结构和特性的真相(五):橡胶增强的真实结构和广义概念之一:硫化胶拉伸强度的来源及其弱点

提出了真实的交联橡胶的结构模型,从根本上解释在该领域所讨论的一系列基本概念的现象。在交联橡胶中,交联相和非交联相是相互分开的,形成各自的连续结构,团粒大小在1～5μm范围内,在交联橡胶系统内处于非均匀分布的状态。交联橡胶在拉伸的状态下,主要是橡胶的非交联相发生形变，因此，交联橡胶的动态性能和断裂性能，较大程度取决于非交联橡胶的性能。

同质化严重高端依赖进口 合成橡胶结构性矛盾突出

近年来,我国合成橡胶产能增速放缓,但产品同质化现象仍然严重,很多高端产品仍大量依赖进口。面对严峻的形势,业内专家建议,承压前行的合成橡胶行业应在合理规划新装置建设、积极推进产品结构调整、加强应用开发等方面发力。

高速列车U型橡胶外风挡结构模态有限元计算与试验分析

随着旅客列车运行速度的提升,安装在车厢连接处的U型橡胶外风挡结构在列车空气动力作用下产生变形振动,当气动载荷的激励频率接近外风挡结构固有频率时易引起共振现象。为分析U型橡胶外风挡结构固有动态特性,利用模态有限元计算和试验相结合的方法,比较有限元模态计算中2种材料本构模型的区别,并研究模态试验激励点与响应点位置对U型橡胶外风挡结构模态参数的影响。研究结果表明:有限元模态分析时,网格单元层数过少导致计算结果刚度偏大;采用Mooney-Rivlin本构模型计算橡胶材料模态参数相对于线弹性更为合适;有限元模态分析所得结构振型可为模态试验响应点位置的选择提供指导。研究成果可为高速列车U型橡胶外风挡结构设计提供参考。

橡胶O形圈密封结构老化状态的随机振动分析

为研究橡胶密封结构老化状态的无损、在线、定量检测方法,基于有限元法建立橡胶O形圈密封结构的有限元模型,使用输入材料参数的方式达到了等效模型不同老化状态的目的,通过模态分析总结固有频率与老化状态间的变化规律,采用脉冲激励试验证明有限元模型的正确性。随后,基于模态分析完成了压缩率为14.3%的随机振动分析,总结了响应功率谱与老化状态间的变化规律。研究结果表明:建立的有限元模型能揭示结构老化状态响应特性的变化情况,为研究其老化状态的无损、在线、定量检测方法提供了先验性知识。

高性能橡胶轮胎结构创新设计研究

近年来,随着我国轮胎行业的迅速发展,轮胎的操控性、舒适性和安全性也越来越受到人们的重视。高性能橡胶轮胎最具有技术含量的部分,在性能、外观和使用寿命等方面都有较高的要求,如何设计出满足市场需求的高性能橡胶轮胎是一个值得研究的问题。基于此,文章提出了三角平衡轮廓、子午斜交胎体结构两种轮胎结构。并对两种不同结构类型的轮胎结构和不同尺寸的常规结构进行了比较和分析,为日后轮胎结构设计和结构优化提供了参考。

基于能量法的橡胶浮置板轨道结构弹性波分析

针对城市轨道交通日益严重的环境振动问题,以橡胶浮置板这一城市轨道交通中常用隔振措施为研究对象,从弹性波的角度研究并提升其低频调控的性能。采用平面波级数模拟钢轨的周期性边界条件,用能量法计算了满铺式、条铺式和点铺式橡胶浮置板轨道结构的能量泛函,扫描波数变分得到橡胶浮置板的带隙特性,采用有限元法验证了提出方法的准确性。结果表明:满铺式第一阶带隙截止频率最大;条铺式与点铺式具有更低的截止频率和更宽的通带带宽,且第一阶带隙截止频率随着橡胶垫刚度的增大而提高;浮置板动力吸振器对弹性波的精准调控,为橡胶浮置板轨道低频振动控制的应用提供新的思路和方法。

硅橡胶结构及热稳定性研究

采用中红外光谱(包括一维MIR光谱和二阶导数MIR光谱)开展了硅橡胶的结构研究。实验发现:硅橡胶主要存在CH3不对称伸缩振动模式、CH3对称伸缩振动模式、CH3变形振动模式、CH3摇摆振动模式、Si-O伸缩振动模式和Si-C伸缩振动模式等。在303~523 K的温度范围内,采用变温红外光谱进一步开展了硅橡胶热稳定性研究,实验发现:随着测定温度的升高,硅橡胶主要官能团对应的吸收频率及强度都有显著的改变。本文拓展了MIR及TD-MIR光谱在硅橡胶结构及热稳定性方面的研究范围。

衬套型橡胶悬置结构形状的优化方法

为满足汽车动力总成悬置系统匹配过程中悬置的刚度要求,对悬置中非橡胶填充结构进行优化设计,以长槽的半径r,圆槽的半径R,两槽间的夹角α,长槽的角度β为结构参数,采取正交试验与ABAQUS有限元软件结合的方法,对橡胶悬置刚度进行仿真试验。根据试验结果建立二阶响应面模型,通过谢菲尔德遗传算法进行优化,从而获取非橡胶填充结构参数以满足悬置刚度要求。优化结果与试验验证误差较小,满足设计要求。该方法在橡胶悬置设计阶段具有参考意义。

大高宽比橡胶垫隔震结构振动台试验研究(1)

介绍了相似比为5、高宽比为3.1的模型结构振动台试验结果及初步分析.首先介绍了铅芯橡胶垫的隔震设计及橡胶垫静力研究结果,橡胶垫隔震模型结构振动台试验的试验计划,给出了8度多个地震波作用下的试验结果.试验结果的分析表明,模型结构在8度E l-Centro波罕遇地震作用下,位移和加速度反应都很大.橡胶垫在垂直方向的刚度已经进入到非线性阶段,橡胶垫存在承载力失效的危险,且模型竖向颠动和水平晃动现象都很严重,被迫停止试验,说明隔震结构在高烈度地震作用下是存在倾覆危险的.

橡胶交联结构表征的研究进展

交联结构是影响橡胶类材料性能的一个重要因素,考察交联结构的重点是检测和表征交联键类型和交联密度。本文对交联结构的理论和相关的检测技术进行了较为系统的介绍、对比和总结。

基于ASNLSE方法的橡胶隔震结构损伤识别

对橡胶隔震结构的在线损伤识别进行了实验研究。建立橡胶隔震结构实验模型,对其进行振动台实验。采用一套刚度元件装置(SED)在线实现结构的层间刚度突变,模拟结构损伤。对结构施加不同地震波基础激励,测量结构各层的加速度响应和基础加速度信号,提出自适应序贯非线性最小二乘(adaptive sequential nonlinear least square estimation,简称ASNLSE)方法,基于测得的加速度信号对橡胶隔震结构的参数及其变化和隔震结构各层位移进行在线识别,判断结构损伤的位置和程度。实验结果表明,ASNLSE方法能够准确识别橡胶隔震结构的参数,并追踪结构参数的变化,且识别的位移与实测位移曲线吻合良好,验证了该方法在基础隔震结构损伤识别中的有效性和准确性,具有实际应用价值。