減振橡膠的黏滯生熱及可靠性分析.pdf

1、炭黑填充橡膠有優(yōu)良的阻尼性能，被廣泛用于各種隔振結構。實踐表明，橡膠材料導熱系數(shù)較低，在循環(huán)受載中由于黏滯損耗導致溫度上升，過熱軟化及熱老化引起材料性能衰變而導致的失效是橡膠結構疲勞失效的一種主要模式。因此，對橡膠材料的黏滯生熱特性進行實驗與數(shù)值模擬具有很大的研究意義。另外，橡膠材料動力學響應的非線性程度較高，且材料強度等性能指標通常隨使用時間衰減；同時，橡膠結構的部分參數(shù)，如材料本身的物理性能參數(shù)和外加載荷參數(shù)，具有分散性和隨機性，而

2、實驗數(shù)據(jù)的不足可能導致無法構造出精確的概率模型來描述這些參數(shù)，而只能通過有限的數(shù)據(jù)得到其變化區(qū)間。以隨使役時間衰減的過熱失效為準則，結合橡膠結構動態(tài)變形溫度場模型，得出橡膠結構的概率-區(qū)間混合動態(tài)可靠度分析模型。本文首先依據(jù)實驗分析了外加載荷的頻率和幅值等條件對橡膠動態(tài)溫升的影響，然后通過有限元軟件對橡膠動態(tài)溫升進行了數(shù)值模擬，最后由過熱失效準則得到極限狀態(tài)函數(shù)，并據(jù)此對橡膠結構的可靠性進行了分析。主要的工作概述如下：
　　1.采

3、用Gabo Eplexor500N動態(tài)熱機械分析儀對不同頻率、不同振幅下的填充橡膠圓柱體試樣進行時間掃描，結果表明：動態(tài)壓縮過程中炭黑填充橡膠的應力-應變曲線為環(huán)狀，黏滯損耗導致溫度上升明顯；利用熱像儀ThermaCAM SC3000記錄了圓柱體表面在壓縮過程中的溫度場，發(fā)現(xiàn)其溫度隨加載時間先增大然后到達一個穩(wěn)定值。根據(jù)能耗計算公式和溫度場控制方程，建立了橡膠動態(tài)加載過程的溫升計算模型，能對材料的溫升進行較好的預測。
　　2.用數(shù)

4、值軟件模擬實驗條件下的橡膠圓柱體結構動態(tài)溫升過程。用ABAQUS軟件的顯式瞬態(tài)分析模塊和熱-力耦合功能對橡膠圓柱體結構在室溫下的動態(tài)溫升過程進行模擬。有限元分析結果與實驗結果對比表明：橡膠圓柱體結構在動態(tài)加載過程中同樣表現(xiàn)出明顯的黏滯特性，溫升曲線走向一致，溫度上升明顯。
　　3、橡膠結構件的可靠性分析。在給定的外載條件下，求得各設計基準期炭黑填充橡膠圓柱體的可靠性指標和失效概率。由于區(qū)間變量的存在和考慮極限溫度的衰減，得到的可靠