短纤维对三元乙丙橡胶复合材料性能的影响

研究不同种类短纤维(长度)对三元乙丙橡胶(EPDM)复合材性能的影响。结果表明:芳纶短纤维(简称AF)(9 mm)/玄武岩短纤维(简称BSF)(9 mm)并用比为1/1的复合材料的门尼粘度较小,DIN磨耗量最小(113.51 mm3),耐烧蚀性能最佳;沉淀法白炭黑与气相法白炭黑的复合材料的基本性能和热稳定性相当;BSF的长度越大,复合材料的耐磨性能和耐烧蚀性能越佳;随着BSF长度的增大,复合材料的Payne效应呈减小趋势,与BSF(3 mm)的复合材料相比,BSF(9 mm)的复合材料的Payne效应最小,BSF(9 mm)分散性最好;在热重分析中,700℃时复合材料的质量保持率由大到小依次为BSF(9 mm)/AF(9 mm)并用的复合材料、BSF(3 mm)的复合材料、AF(9 mm)的复合材料、AF(6 mm)的复合材料、AF(3 mm)的复合材料。

短纤维橡胶复合材料挤出流场的有限元分析

利用Polyflow有限元分析软件模拟并对比分析了阻坝式机头、扩张式机头和阻坝扩张式机头3种机头结构对短纤维增强橡胶复合材料挤出成型过程流场的影响。对比分析结果表明:阻坝扩张式机头与阻坝式机头和扩张式机头相比,更有利于短纤维增强橡胶复合材料挤出成型过程中短纤维在橡胶基体中的径向取向。

挤出参数对短纤维补强天然橡胶复合材料性能的影响

试验研究挤出参数(螺杆转速、机头温度和机头压力)对短纤维补强天然橡胶(NR)复合材料性能的影响。结果表明:当螺杆转速为15r.min-1、机头温度为80℃、机头压力为5MPa时,短纤维补强NR复合材料的综合物理性能较好,短纤维在NR基体中分布均匀,分散好,且取向均匀,取向程度好。

粉体喂料3D打印机输送螺杆的有限元模拟及实验验证

为了探究粉体喂料3D打印机输送螺杆的构型对打印制品表面质量的影响,课题组使用三维软件Solid Works绘制出3种螺槽深度分别为1.8,1.8~3.7和3.7 mm的输送螺杆;采用有限元分析软件ANSYS对3种螺杆分别进行模态分析和谐响应分析,得到3种螺杆的各阶固有频率和坐标轴上的响应频率。对比研究表明螺槽深度为1.8~3.7 mm的螺杆的力学性能更好。最后经过实验打印金属制品,比较使用各螺杆打印制品的表面质量,验证了有限元分析的准确性。该研究为螺杆构型的优化设计提供了一种新方法。

短纤维取向对其橡胶复合材料性能的影响

通过对比性实验,研究了短纤维取向对其橡胶复合材料综合物理机械性能的影响。结果表明,在短纤维取向方向上,复合材料综合物理机械性能较好,并且表现出了各向异性的特性。

短纤维-橡胶复合材料的混炼工艺

研究了转子转速和短纤维用量对短纤维-橡胶复合材料混炼过程及硫化胶质量的影响。结果表明,随着转子转速和短纤维用量的增加,混炼过程中消耗的最大功率、单位能耗等增加,当转子转速为70r/min,聚酯短纤维用量为3份时,硫化胶的拉伸强度、撕裂强度等物理机械性能出现最佳值。

双阻尼分流机头优化设计及对橡胶/蒙脱土纳米复合材料挤出性能的影响

设计了单阻尼流道、单分流挡板流道及双阻尼分流流道结构,模拟了不同流道结构挤出成型过程中的速度场和压力场,对双阻尼分流机头进行了优化设计。并通过橡胶/蒙脱土纳米复合材料的性能测试分析对比了各流道结构的优缺点。结果表明:与单阻尼流道及单分流挡板流道机头相比,双阻尼分流机头能够使胶料的出口速度保持一致,对物料的取向作用也十分明显,并且能更大程度地提高蒙脱土在纳米复合材料中的分散程度,从而改善橡胶/蒙脱土纳米复合材料的加工性能。

一种5R+异形3RPS的混联上肢康复机构研究

为解决现有上肢康复外骨骼结构复杂以及腕部康复效果不佳的问题,提出了一种5R+异形3-RPS的混联上肢康复外骨骼机构,可以实现7个自由度的上肢康复训练。建立康复外骨骼的整体运动学模型,将串联部分与并联部分结合,计算串联部分的位姿转换、腕部并联机构的位姿变换矩阵及整体机构的运动学反解。使用ADAMS软件对该康复机构进行运动学仿真分析,通过末端质心的位移、速度和加速度曲线的分析,证明了机构可以按照康复轨迹正确进行并且过渡安全稳定。通过10次重复实物模型试验,验证腕部所能达到的角度范围及运行的平稳性。腕部装置实际的活动角度范围可达到理想状态的(73~82)%,运行符合预期运动轨迹,验证了理论推导和结构设计的正确性和合理性。

气力输送系统中炭黑破碎率的试验研究

讨论炭黑破碎的机理及其对橡胶产品质量的影响,并针对炭黑N326的输送,设计了输送压力参数正交试验,确定出获得最小炭黑N326输送破碎率的输送压力参数,并验证其同样适用于其他品种炭黑的输送。另外,还发现了正交试验数据排列不能与实际输送情况相违背的问题,为今后的试验工作积累了宝贵的经验。

底座滑板结构对花纹块温度分布的影响

轮胎模具型腔温度分布的均匀性对硫化轮胎质量非常重要,模具结构设计上的差异会使花纹块的温度分布出现较大的温差,这种温差将导致硫化轮胎的胎面质量不均匀,从而影响轮胎性能。利用ADINA有限元软件,针对全钢轮胎模具底座滑板结构,对花纹块温度分布进行了模拟分析,结果表明:底座滑板结构的变化,对12.00R20规格的轮胎模具结构影响较大。

九自由度上肢康复机构及其运动学分析研究

针对上肢的结构和运动性分析,提出一种具有九自由度的上肢康复机构,对该机构的特点进行简单介绍,利用修正后的Kutzbach-Grüble公式,对康复机构进行了自由度的求解计算,采用解析法对该机构进行了位置分析,利用串联机构的特性和球面解析理论求解该机构的位置正解,通过探讨机构的过渡层来求解机构的位置反解,得出机构位置反解的求解条件。通过运动仿真,验证了该康复机构运行的稳定性和可行性。针对不同部分的并联机构采用了不同的求解方法,为其他同类型的多层并串结构分析提供了参考。

仿人关节并串结构位姿求解算法研究

针对用于脑卒中患者上肢的康复训练,针对肩关节和肘关节运动的特点,课题组提出了一种6自由度仿人关节并串机构。该结构是由2种不同位姿并联机构进行并串组合而成,课题组利用Kutzbach-Grüble公式对其进行了自由度的求解;采用解析法对该机构进行位姿分析研究,运用了球面三角形余弦定理来分析机构运动中弧形杆弧长不确定的情况;采用分部求解法把整体问题拆分成2个互有关联的部分进行求解。结果表明:与传统的对整体结构直接求解的方法相比,课题组采用的求解算法大大减小了求解的计算量。文中研究的方法适用于同类型位姿分离的并串组合,对其他同类型结构的位姿分析具有参考意义。

基于ADINA对六棱同步转子混炼流场的有限元分析

专用于短纤维补强橡胶复合材料混炼的新型六棱同步转子的构型特殊,故混炼过程中胶料的流动状态也十分复杂。利用有限元分析软件ADINA对短纤维补强橡胶复合材料混炼过程中六棱同步转子的流场,进行了模拟分析,内容主要包括压力场、黏度场,剪切应力场和速度场。分析了模拟流场的流动特性,以进一步判断和分析胶料的混炼状态。

丝胶蛋白改性多壁碳纳米管在天然橡胶湿法混炼中的应用

采用丝胶蛋白对多壁碳纳米管进行了处理,利用闪蒸湿法工艺制备天然橡胶/丝胶蛋白-多壁碳纳米管复合材料,并对其性能进行研究。结果表明,通过扫描电镜、Payne效应、炭黑分散度测试发现,多壁碳纳米管经丝胶蛋白处理后亲水性官能团的增加能够促进填料在橡胶基体中的分散;天然橡胶/丝胶蛋白-多壁碳纳米管复合材料的交联密度增大,硫化效率提升,磨耗性能提高了14.87%,滚动阻力降低了9.2%。

雾化喷射干燥技术制备防老化天然干胶的性能

采用雾化喷射干燥技术进行制备防老天然干胶,并研究了防老干胶性能方面的特点。结果表明,通过Payne效应、扫描电镜、炭黑分散度等测试发现,添加了防老剂的雾化干胶,在高压作用下雾化,减少防老剂团聚,同时在压缩空气的作用下胶乳保护膜破裂,防老剂与胶乳进行二次分散结合,减少了后期防老剂在天然橡胶中的迁移和分散不均匀问题;雾化防老干胶较酸絮凝制备的干胶塑料保持率(PRI)提升了39.8%,撕裂强度提升了28.6%,抗张积提升了25.7%,滚动阻力提升了19.60%,老化变化率抗张积提升了46.4%。