水射流破碎廢舊輪胎的數(shù)值模擬與試驗研究.pdf

1、高壓水射流方法回收廢舊輪胎橡膠是一種回收率高且無污染的新方法。目前，對于此種方法的回收機理研究還不深入，需要進一步研究。本文采用數(shù)值模擬與試驗這兩種方法做一些初期的探索，為理解回收機理提供參考。
　　水射流沖擊問題的數(shù)值模擬如利用有限元方法存在困難，這是因為在處理流體大變形及散裂問題時有限單元網(wǎng)格會發(fā)生畸變，導致計算出錯。而光滑粒子動力學法(SPH)是一種無網(wǎng)格方法，該方法具有自適應性的優(yōu)點，適用于處理流體大變形問題。橡膠屬于超彈

2、性體，一般采用有限元法(FEM)。本文應用SPH-FEM耦合計算方法模擬液體與超彈性體的沖擊問題，充分利用兩種方法各自的優(yōu)勢。
　　水的本構模型在計算中采用空模型，其偏剪應力與偏剪應變率成正比。狀態(tài)方程采用Mie-Gruneisen狀態(tài)方程。在橡膠的各種應變能方程中選用了Ogden的三階模型，該模型在預測大變形時仍不失準確性，適用于本文中的問題，為之選擇了合適的橡膠材料參數(shù)，作為樣本用于本文的分析。
　　本文模擬計算了水射流

3、沖擊橡膠從接觸開始20μs內(nèi)的演化過程，并對計算結果進行了分析。首先分析了水射流與橡膠的變形過程及水射流內(nèi)部壓力變化規(guī)律。其次通過分析坐標軸方向的應力，得出了橡膠在水射流作用下應變坑周圍的應力狀態(tài)分布規(guī)律。又通過橡膠內(nèi)部等效應變的分析，得出了橡膠材料的變形大小分布的規(guī)律。最后，在不同射流速度下做了分析，得出了同一時刻侵蝕坑深度與射流速度的關系。
　　另外本文利用高壓水射流設備做了水射流沖擊剝離橡膠顆粒的試驗，用掃描電鏡觀察了對回收