超高壓水射流破碎子午線輪胎解離行為研究.pdf

1、隨著我國(guó)汽車工業(yè)近年來迅猛發(fā)展，子午線輪胎的年廢棄量也逐年增長(zhǎng)，能否有效回收處理關(guān)系到資源循環(huán)利用與環(huán)境污染防治。為此，本論文將超高壓水射流方法用于粉碎子午線輪胎試驗(yàn)，粉碎過程機(jī)理復(fù)雜，目前此工藝方法的理論研究較少，本文針對(duì)粉碎過程中材料受力狀態(tài)及解離行為展開研究。
　　應(yīng)用有限元數(shù)值模擬方法研究了水射流沖擊過程中胎面膠材料的應(yīng)力分布規(guī)律，分析了材料的破碎解離特點(diǎn)。再通過掃描電鏡觀察，分析了胎面膠材料應(yīng)力分布與斷裂面微觀形貌、解離

2、方式間關(guān)系，并初步驗(yàn)證了脆性斷裂行為的存在。通過分離式Hopkinson壓桿試驗(yàn)(SHPB)獲得較大應(yīng)變率范圍內(nèi)的胎面膠材料應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)，分析其動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律，構(gòu)建了基于Mooney-Rivlin形式的動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型，并運(yùn)用SPSS對(duì)Hopkinson壓桿試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，擬合了動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)。進(jìn)一步通過力學(xué)性能分析、應(yīng)力波傳播判據(jù)分析與斷面微觀分析充分驗(yàn)證了材料脆性斷裂過程，剖析了精細(xì)膠粉形成過程。
　　結(jié)果表明:粉碎過程中

3、材料在壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生潰裂，射流持續(xù)注入裂紋形成拉伸破壞;斷面微觀形貌顯示存在沿晶破壞與穿晶斷裂，裂紋擴(kuò)展區(qū)呈現(xiàn)典型的放射狀脆性斷面形貌;SHPB試驗(yàn)結(jié)果顯示材料呈現(xiàn)非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，屈服應(yīng)力隨應(yīng)變率的增加由89MPa增至345MPa，具有應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)與脆性斷裂特征;根據(jù)應(yīng)力波傳播判據(jù)分析，最大壓應(yīng)力時(shí)材料質(zhì)點(diǎn)變形速度大于2500m/s，大于韌脆轉(zhuǎn)變臨界速度，說明材料發(fā)生了韌脆轉(zhuǎn)變過程，因此，超高壓水射流工藝可以使橡膠材料在脆性狀