Mechanical Characterization of Rubber Latex-Based Carpets (Hevea bresiliensis): Influence of Rubber Latex Content and Fiber Fabrics (Cotton and Mosquito Nets) on Wear Resistance of Rubber Latex-Based Carpets

This work focuses on the development of carpets from sand, fabrics of cotton fiber and mosquito nets and rubber latex. Following a study on the choice of the best formulations, the quantity of rubber latex used for shaping varies between 14% and 18% (latex/sand + latex ratio) for the carpet with the fabric of mosquito nets and between 16% and 18% for the one made with the fabric of cotton fiber. Thus, with a mixture of sand, fiber fabrics (cotton and mosquito nets) and rubber latex, carpets were developed. In addition, the wear test carried out on these samples indicates that it is possible to produce carpets with the new material made of rubber sand and latex: SABLATEX At room temperature. Following the characterization test, it resorts to only 16% latex with cotton fiber fabric, allowing to have carpets with good mechanical characteristics.

铅芯隔震橡胶支座力学性能试验研究

针对铅芯隔震橡胶支座力学性能试验,重点分析橡胶支座结构及粘接试验标准,设计一种新型抗剪粘接模块化试验装置,与现有试验装置进行分析比对,对新型试验装置的结构进行分析计算,对LRB750、LRB900两种支座进行压缩性能、水平性能、水平非破坏粘接性能和破坏粘接性能试验,结果表明:试验设计满足要求,相比垂向压缩、水平剪切对隔震橡胶支座粘接性能影响更明显,且支座压缩刚度、屈服力、屈服刚度、水平等效刚度均满足要求,LRB900初始粘接破坏载荷761 kN、位移735 mm。该研究成果为橡胶支座及同类产品研发和试验提供一定指导作用。

聚丙烯纤维增强橡胶砂固结不排水剪切试验

鉴于橡胶砂作为回填材料时承载力低和变形量大的问题,采用加入聚丙烯纤维(PPF)的方法提高橡胶砂的力学性能,提出了聚丙烯纤维增强橡胶砂的半干拌式制备方法,通过48组聚丙烯纤维增强橡胶砂、普通橡胶砂和纯砂试样的固结不排水剪切试验,探究了聚丙烯纤维掺量和橡胶掺量等参数对聚丙烯纤维增强橡胶砂主要力学变形特征参数的影响.结果表明:聚丙烯纤维对橡胶砂弹性模量的影响较小;聚丙烯纤维增强橡胶砂具有先剪缩后剪胀破坏的特征,其偏应力与轴向应变关系为应变硬化型;聚丙烯纤维可有效提高橡胶砂的内摩擦角和黏聚力;聚丙烯纤维增强橡胶砂破坏偏应力的提升效果十分显著,最高可提高3倍.

高掺量橡胶改性沥青疲劳性能研究

文中对改进工艺后制备的大掺量橡胶改性沥青进行疲劳性能研究,三种橡胶改性沥青的掺量分别为30%、40%和50%,对三种橡胶改性沥青和两种对照组(SBS改性沥青与70JHJ基质沥青)进行RTFOT和PAV老化,采用动态剪切流变仪(DSR),通过温度扫描、LAS试验和时间扫描试验,对五种沥青试样的疲劳性能进行研究.结果表明:温度扫描试验无法准确区分改性沥青的疲劳性能.经RTFOT的大掺量橡胶改性沥青在LAS试验中疲劳损伤不明显,不易区分疲劳性能,建议使用PAV老化试样进行试验.时间扫描所得试验结果具有一致性,在较低或较高应力水平下,疲劳性能排序均为:AR40>AR30>AR50>SBS>70#,能够有效区分各掺量改性沥青的疲劳性能.

胶粉纤维改性水泥稳定碎石抗裂性能研究

针对水泥稳定碎石基层易开裂问题,在混合料中掺入适量胶粉及聚乙烯醇(PVA)纤维,开展强度、抗压回弹模量、干缩性能和扫描电镜试验(SEM);分别掺入橡胶粉、改性胶粉、PVA纤维、不同水泥剂量的胶粉纤维,对比其对混合料抗裂性能的影响。发现掺入材料对水泥稳定碎石混合料性能具有明显影响。掺入胶粉、改性胶粉后会降低混合料强度和抗压回弹模量,提升抗干缩性能;掺入纤维能增强混合料强度、模量和抗干缩性能;加入不同水泥剂量的胶粉纤维对混合料强度、抗压回弹模量提升效果明显,但降低了抗干缩性能;宏观力学指标试验和SEM试验结果显示出改性胶粉纤维与水泥基具有良好的黏结性,可以提升水泥稳定碎石混合料的抗裂能力。

金属橡胶桥梁支座疲劳试验研究

以某公路桥梁为工程背景,设计并制作了两个足尺金属橡胶桥梁支座试件,开展了200万次的竖向疲劳试验,探讨了疲劳前后支座力学性能的变化规律。在疲劳试验过程中每隔20万次进行了一次压缩试验,得到了一组支座竖向压缩滞回曲线。疲劳试验前后分别进行了支座压剪试验,得到了支座水平剪切滞回曲线。引入疲劳损伤因子对金属橡胶桥梁支座的疲劳损伤进行了定量表征。结果表明:金属橡胶桥梁支座疲劳损伤主要表现为内部金属丝之间的磨损、局部断丝、掉丝。疲劳损伤会显著降低支座一侧的水平承载力、屈服后刚度和等效剪切刚度,且使支座的水平剪切滞回曲线变得明显不对称,但会增大支座的整体耗能能力。支座竖向等效刚度及等效阻尼比随着疲劳加载次数先增大后减小然后再趋于稳定。200万次疲劳循环后的剪切等效刚度、竖向等效刚度及竖向等效阻尼比损伤因子均小于0.3,支座具有良好的疲劳性能。

复杂温度环境下苯基硅橡胶减震垫服役寿命评估技术

目的评估某型苯基硅橡胶减震垫在库房贮存-户外值班交替复杂温度环境下的服役寿命。方法开展苯基硅橡胶减震垫在不同温度下的热空气加速老化试验,测试压缩刚度性能数据,计算库房贮存-户外值班环境下多个等效温度反应速率,评估苯基硅橡胶减震垫服役寿命。结果在置信度为99%时,苯基硅橡胶减震垫的压缩刚度保持率均随老化时间延长呈修正指数型变化规律,初期变化速率快,后期变化速率减缓;随着温度增加,交联密度增加,减震能力降低。结论基于范霍夫近似规则,计算苯基硅橡胶减震垫在库房贮存-户外值班交替环境下的服役寿命为28年,为类似产品的使用寿命预测提供方法支撑。

硅橡胶压缩永久变形性能的研究进展

综述了硅橡胶压缩永久变形性能的研究进展,主要介绍了基胶、填料、助剂、试样尺寸及测试环境等对压缩永久变形测试结果的影响,并展望了低压缩永久变形硅橡胶的研究方向。

充油电缆终端用PIB与SR/EP的相容性研究

高压充油电缆终端中既有硅橡胶(SR)、三元乙丙橡胶(EP)和绝缘自粘带等固体介质,也有二甲基硅油或聚异丁烯(PIB)等液体介质,液固介质的相容性直接关系到高压充油电缆终端的绝缘性能的稳定性以及工作的可靠性。文中首先在120℃下开展了168 h的PIB与SR和EP的相容性试验,接着测量了液固介质的理化性能与电气性能指标,根据不同老化时间下液固介质,以及相同老化时间下不同液固介质组合之间理化和电气性能的变化特征,并结合电介质性能指标的物理含义,综合比较后得到PIB和SR的相容性优于PIB与EP的相容性。为明确PIB与SR和EP的相容性机理,文中进一步采用Materials Studio软件,构建了液固介质的分子模型及界面结构,利用分子动力学获得了不同温度下PIB-SR界面和PIB-EP界面的焓值;计算表明,在温度由363 K升高到393 K时,PIB-EP界面的焓变小于0,有溶解趋势,而PIB-SR界面的焓变值大于0,因此,PIB-SR界面较PIB-EP界面更具稳定性。文中结论可为高压充油电缆中液固介质的选择提供理论依据。

轨道交通用橡胶产品加速试验研究现状及发展趋势

轨道交通用橡胶产品受环境影响较大,容易失效,有必要研究其老化机理,并制定合适的加速试验验证方案以有效检出故障,并对橡胶产品的寿命进行准确预测。文章对轨道交通用橡胶制品的老化机理进行总结,介绍了疲劳老化、热氧老化、湿热老化、臭氧老化、低温老化等的作用机理和试验方法,并分析了现有的加速试验现状,指出现有的老化试验还处于单一应力谱研究阶段。结合军品试验开展思路,提出了自然应力谱的收集编制方法和加速试验谱的转化方法,并在此基础上提出未来数据收集与加速模型及其参数库建立的建议,为今后轨道交通用橡胶产品的加速试验研究及寿命预测提供参考。

高速铁路接触网整体吊弦力学性能的改善

针对高速铁路整体吊弦普遍存在的瞬时拉力冲击振动问题,提出一种添加了阻尼橡胶的接触网整体吊弦结构,并采用有限元分析方法和力学性能测试试验手段,探究阻尼橡胶对整体吊弦力学性能的改善作用。结果表明:在交变位移载荷作用下,普通型整体吊弦零部件存在明显的塑性变形和较大的等效应力,以及强度较大、频率成分复杂的振动特性;安装有阻尼橡胶的整体吊弦零部件塑性变形和等效应力均显著降低,振动强度明显减弱且频率成分简单;当整体吊弦处于受拉状态时,阻尼橡胶能够产生与位移载荷幅值接近的变形量,从而有效耗散整体吊弦的振动能量,减小整体吊弦各零部件的塑性变形及等效应力,实现接触网整体吊弦的力学性能提升。

振动频率法测试具有橡胶阻尼器的斜拉索索力的修正方法

振动频率法是用于测试斜拉桥拉索索力的常用方法,斜拉桥为减弱振动引起的拉索疲劳损伤。通常在斜拉索两端安装阻尼器,这会改变索的结构和振动频率,从而导致在用振动频率法测试拉索索力值时会产生较大误差,难以满足桥梁施工和维护对精确度的要求。因此,减小索力测量的误差对实际工程具有重要意义。该研究将橡胶阻尼器简化为弹性支撑,基于变截面拉压杆模型推导了弹性支撑的等效刚度系数;基于具有两个弹性支撑的拉索横向自由振动微分方程,结合边界条件求解索力,给出了考虑橡胶阻尼器影响的振动频率测索力的修正方法;结合虚拟算例对该研究结果的精确度进行分析,并在工程中应用。

橡胶加筋膨胀土共振柱动力特性试验研究

废弃橡胶可以较好地改良膨胀土的力学性能及胀缩特性,本试验考虑不同初始条件对橡胶加筋膨胀土(Expansion Soil-Rubber,ESR)动剪切模量影响,采用NGZ-20共振柱试验机开展不同含水率、橡胶掺量和颗粒粒径的系列研究,得到了不同初始条件下ESR的最大动剪切模量、动剪切模量与剪应变的变化规律。试验结果表明:随橡胶掺量和含水率的增加,加筋土的最大动剪切模量降低;在1×10^(-6)<γ<1×10^(-4)剪应变范围内,动剪切模量衰退明显,橡胶掺量变化较含水率改变对动剪切模量衰减影响更为显著;橡胶粒径对最大动剪切模量影响明显,但对动剪切模量衰减曲线影响不大。试验所得动力参数可以为橡胶改良膨胀土工程应用提供参考。

钢丝帘线/橡胶复合材料弯曲疲劳失效机理的研究

自主设计并搭建基于隧道磁阻传感器的无损检测系统,对钢丝帘线/橡胶复合材料试样(简称试样)弯曲疲劳失效机理进行研究。结果表明:无损检测方法可对疲劳试验后试样内部的损伤状态进行评估,无损检测系统可实现试样缺陷的在线检测;疲劳缺陷的产生是损伤累积,钢丝帘线单丝断裂主要发生试样疲劳寿命的最后阶段;试样内部钢丝疲劳断裂为穿晶解理断裂,裂纹扩展过程中存在一定程度的微观不连续性,包括多次角度偏折与裂纹分支;试样内部钢丝疲劳断口具有典型的低周疲劳特点,存在多个疲劳源与撕裂台阶,疲劳源间偶见撕裂棱,无明显贝纹样,疲劳源附近表面光滑,断口形成了较平滑的微撕裂形貌与粗糙的撕裂台阶形貌。

基于改进加速模型的三元乙丙橡胶贮存寿命预测

通过恒定应力加速老化试验方法对三元乙丙橡胶进行四个不同应力量级的高温加速贮存试验,预测三元乙丙橡胶的贮存寿命。三元乙丙橡胶在80 ℃、90 ℃、100 ℃、110 ℃四种应力量级高温加速贮存试验后出现性能退化。高温加速贮存试验的应力量级越高,三元乙丙橡胶性能退化越快。采用改进的Arrhenius模型对三元乙丙橡胶老化模型进行拟合,得到常温贮存条件(20 ℃)下三元乙丙橡胶贮存寿命为18年。

饱和橡胶砂抗剪强度和动变形特性试验研究

将废旧轮胎作为道路工程填料是一种有效的处理废旧轮胎的措施。为了研究废旧轮胎橡胶颗粒与砂混合土在道路工程中的应用潜力,文章以橡胶砂为研究对象,通过直接剪切试验和动三轴试验讨论橡胶颗粒含量对饱和橡胶砂的抗剪强度及动变形特性的影响。研究结果表明,饱和橡胶砂的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均随着橡胶含量的增加而增大;饱和橡胶砂的最大动剪模量值随橡胶颗粒含量的增大而减小;橡胶颗粒含量增大时,橡胶砂动模量比衰减变慢。研究结果可为橡胶砂的工程应用提供借鉴。

基于Wiener随机过程模型的橡胶老化性能预测及剩余寿命分析

橡胶老化性能预测及寿命分析是橡胶工程应用中关键技术。开展了硅橡胶95℃、105℃、115℃、125℃不同温度加速老化试验,根据硅橡胶性能特点及其应用过程需要,选择硅橡胶永久压缩变形作为老化性能表征量。结合橡胶老化机理,分析了橡胶老化性能随机特性,提出利用Wiener随机过程构建橡胶老化模型,进行了硅橡胶老化性能预测,给出了各试验点预测性能概率密度,分析结果表明预测误差最大10.15%。结合Wiener随机过程理论,开展了硅橡胶剩余寿命分析,对寿命分析方法进行了精度分析,计算分析结果表明寿命分析最大误差为11.76%,寿命分析方法可信,计算结果可靠。利用Arrhenius加速模型,给出了不同加速温度下硅橡胶寿命,计算得到常温25℃温度下,硅橡胶平均寿命为76年。

全自动兰伯恩橡胶磨耗试验机的使用研究

介绍一种全自动兰伯恩磨耗试验机(FPS)设备组件及其结构,试验不同砂纸目数、滑移率、滑石粉流量、载荷等因素对胎面胶磨损量及摩擦系数稳定性的影响。固定条件下,不同炭黑补强胎面胶的磨损体积相对平均偏差均可控制在5%以内,并且有明显的耐磨区分性。

高压输电线路复合绝缘子硅橡胶内部缺陷超声检测

本研究提出使用超声波技术检测高压输电线路复合绝缘子硅橡胶内部缺陷的方法,以不同内部缺陷的复合绝缘子硅橡胶试样为研究对象,选择透声层厚度为1/4波长的相控阵超声探头,通过直接接触法对试样进行多角度扫描、无损检测,通过ANSYS软件构建试样的二维截面有限元模型,分析缺陷情况。然后通过降低盲区和旁瓣影响、提升分辨率,提高复合绝缘子硅橡胶内部缺陷检测的准确性。结果表明:存在缺陷硅橡胶试样的超声波形与正常硅橡胶试样的超声波形差异较大,通过超声波技术可以有效检测复合绝缘子硅橡胶内部破损或结构贯穿缺陷,并准确定位缺陷的具体位置;复合绝缘子上的金属配件会影响超声检测的准确性。

非线性材料仿真精度提升的研究(三)——本构模型的选择

为了提升非线性材料的仿真精度,针对不同本构模型定义橡胶材料的仿真精度进行研究,对比采用Neo-Hookean模型、Mooney-Rivlin模型、Yeoh模型、Ogden模型、Polynomical模型、Arruda-Boyce模型定义材料进行仿真的误差。首先针对标准压缩试样进行轴向压缩试验,得到轴向压缩的应力应变数据;其次将数据输入仿真软件中,采用不同本构模型进行数据拟合,得到模型参数,定义橡胶材料;然后对压缩试验进行仿真模拟,将得到的应力应变结果与试验数据进行对比,得出各模型的精度;最后针对空调室外机箱体脚垫进行仿真,选取最适合定义脚垫的本构模型。结果表明:采用Mooney-Rivlin二参数模型定义橡胶材料进行仿真,与测试结果的误差最小为3.2%,为后续非线性仿真提供了精度保障。