針織簾線增強(qiáng)橡膠軟管的力學(xué)性能研究.pdf

1、針織簾線增強(qiáng)橡膠軟管可用于輸送液體、氣體甚至固體物質(zhì)，具有耐壓強(qiáng)度高、模量高的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、海洋和航空航天等領(lǐng)域。針織簾線增強(qiáng)橡膠軟管的力學(xué)性能受橡膠材料、增強(qiáng)層材料和膠管結(jié)構(gòu)的影響，研究其力學(xué)性能，對膠管的設(shè)計和生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文以內(nèi)徑Φ26m、壁厚7.5mm、簾線針數(shù)18針、簾線等效半徑0.67mm的芳綸簾線增強(qiáng)三元乙丙橡膠軟管為研究對象，首先利用橡膠材料的單向拉伸測試結(jié)果擬合雙參數(shù)的Mooney-Ri

2、vilin模型來表征橡膠基體材料的力學(xué)性能，通過芳綸簾線材料的單向拉伸確定簾線的線彈性參數(shù)，并通過水壓實驗測定了膠管的爆破壓力，然后利用PRO/E軟件建立針織簾線增強(qiáng)橡膠軟管的三維模型，利用ANSYS-Workbench軟件對膠管的力學(xué)性能進(jìn)行模擬，探討了最佳建模和最佳約束方案、簾線針數(shù)與膠管厚度對膠管力學(xué)性能的影響。最后通過實驗研究了溶劑甲苯和汽油的質(zhì)量配比與簾線排布密度對膠管內(nèi)外層橡膠剝離強(qiáng)度的影響。以下結(jié)論可以得出：
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3、1）模擬結(jié)果表明，針織簾線增強(qiáng)橡膠軟管的最佳建模方案是搭接型建模，最佳約束方案是位移控制式。當(dāng)膠管承受0.24MPa的工作內(nèi)壓時，簾線上的最大等效應(yīng)力為67.21MPa，橡膠基體上的最大等效應(yīng)力為0.20MPa。當(dāng)膠管所承受的內(nèi)壓為2.10MPa時，簾線上的最大等效應(yīng)力達(dá)到簾線的拉伸強(qiáng)度589MPa，橡膠基體上的最大等效應(yīng)力是1.77MPa，小于橡膠基體拉伸強(qiáng)度11.9MPa，簾線先于橡膠基體發(fā)生破壞，這與爆破實驗現(xiàn)象相符。膠管實驗爆破

4、壓力為2.04MPa，模擬結(jié)果是實驗結(jié)果的1.03倍，誤差為2.94％。
　?。?）模擬結(jié)果表明，當(dāng)簾線針數(shù)從5針增加到10針時，簾線的最大等效應(yīng)力急劇減小，當(dāng)簾線針數(shù)超過10針時趨向平緩。當(dāng)簾線針數(shù)從5針增加到15針時，橡膠基體的最大等效應(yīng)力急劇減小，當(dāng)針數(shù)超過15針時趨向平緩。當(dāng)簾線針數(shù)從5針增加到10針時，簾線和橡膠基體的最大變形量均急劇減小，當(dāng)針數(shù)超過10針時趨向平緩。
　?。?）模擬結(jié)果表明，當(dāng)膠管厚度從2.75m

5、m增加到4.75mm時，簾線的最大等效應(yīng)力緩慢增加，橡膠基體上的最大等效應(yīng)力基本不發(fā)生變化，簾線的最大變形量緩慢增加，橡膠基體上的最大變形量先減小后增大。
　?。?）實驗結(jié)果表明，隨著溶劑內(nèi)甲苯比例的升高，膠管內(nèi)外層橡膠的剝離強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當(dāng)溶劑甲苯和汽油質(zhì)量比為7:3時，剝離力最大，最大值為175.43N，平均值為169.11N。
　?。?）實驗結(jié)果表明，隨著簾線排列密度的增加，內(nèi)外層橡膠的剝離強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大