輪胎膠料在較大變形范圍內(nèi)準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能的研究——測(cè)試、表征以及細(xì)觀數(shù)值本構(gòu)模型.pdf

1、本文對(duì)橡膠材料準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)行為的宏觀測(cè)試與表征以及炭黑填充膠料的細(xì)觀本構(gòu)模型研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,并指出現(xiàn)有的大變形測(cè)試技術(shù)并不適用于較大變形測(cè)量,現(xiàn)有本構(gòu)模型的不完備之處也集中反映在較大變形階段,其中最為關(guān)鍵的問題是現(xiàn)有超彈性本構(gòu)模型對(duì)于較大變形非線性彈性行為的描述存在偏差.根據(jù)輪胎膠料實(shí)際處于較大變形的工況,本文圍繞膠料在較大變形范圍內(nèi)的準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)行為測(cè)試和表征以及細(xì)觀分析開展了較為系統(tǒng)的研究.在島津材料試驗(yàn)機(jī)上,建立了一套數(shù)據(jù)-圖像同

2、步采集系統(tǒng)并實(shí)施輪胎膠料較大變形范圍力學(xué)行為測(cè)試.成功地將自動(dòng)網(wǎng)格法應(yīng)用于輪胎膠料較大變形測(cè)量;還提出了采用分區(qū)函數(shù)形式擬合位移場(chǎng)的方法,成功進(jìn)行了平面拉伸試驗(yàn)非均勻變形場(chǎng)的后處理.提出了較大變形下的標(biāo)定圖像誤差分析法,以此驗(yàn)證了自動(dòng)網(wǎng)格法滿足較大變形測(cè)量的精度要求.在較大變形范圍內(nèi)進(jìn)行了輪胎膠料準(zhǔn)靜態(tài)單向拉伸和非均勻平面拉伸試驗(yàn),為較大變形范圍內(nèi)超彈性本構(gòu)模型的研究提供了試驗(yàn)依據(jù).對(duì)幾種經(jīng)典超彈性本構(gòu)模型以及考慮約束的超彈性本構(gòu)模型作

3、了進(jìn)一步的分析評(píng)估,揭示了這些模型難以準(zhǔn)確表征膠料較小和較大變形力學(xué)行為的原因,即這些模型均未合理的考慮較大變形范圍內(nèi)真實(shí)分子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部鏈間相互作用的影響.在此基礎(chǔ)上,結(jié)合八鏈模型和Van der Walls模型的優(yōu)點(diǎn),提出了一個(gè)新的修正八鏈本構(gòu)模型,該修正模型能夠準(zhǔn)確的表征膠料較大變形范圍內(nèi)單向拉伸力學(xué)行為.在對(duì)填充膠料的幾種細(xì)觀本構(gòu)模型分析的基礎(chǔ)上,提出了新的"第一不變量放大"關(guān)系,并獲得了較為合理的預(yù)報(bào)結(jié)果.對(duì)Bergstrom等的