老化对帘线—橡胶复合材料性能影响的研究

老化对帘线—橡胶复合材料性能影响的研究

论文摘要

随着轮胎工业的广泛发展,帘线-橡胶作为轮胎的主要组成部件,其应用越来越广泛。研究表明,老化是轮胎在长时间使用后性能劣化和破坏的主要原因之一。帘线-橡胶作为轮胎的主要承力部件之一,对它的老化力学性能研究越发显得迫切和重要。论文针对轮胎用帘线-橡胶复合材料的热氧老化性能开展了研究。通过拉伸试验研究了两种帘线-橡胶(聚酯帘线-橡胶和钢丝帘线橡胶)及其组分材料的热氧老化性能,得到了应力-应变曲线及模量老化系数随老化时间变化的一般性规律。分析了热氧老化对帘线-橡胶及组分材料性能的影响规律。进行了帘线-橡胶复合材料老化细观力学性能的研究,并结合Arrhenius方程,建立了帘线-橡胶复合材料宏观力学性能随老化时间变化的模型。进一步考虑了帘线的细观结构特征及橡胶基体的材料非线性,建立了三维有限元模型。研究了各种载荷条件下帘线-橡胶的初始弹性模量和应力-应变曲线随老化时间的变化,并得到了老化前后帘线-橡胶界面最大剪应力分布。模拟结果与试验结果基本吻合。论文的最后通过改变帘线捻距的方法讨论了捻度对帘线-橡胶初始模量和最大界面剪应力的影响。这些结果对了解老化后帘线-橡胶的力学性能、破坏规律及进行帘线-橡胶复合材料的结构设计都是非常有用的。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题的背景和意义
  • 1.2 帘线-橡胶复合材料
  • 1.2.1 帘线-橡胶复合材料简介
  • 1.2.2 帘线-橡胶复合材料的老化
  • 1.3 帘线-橡胶复合材料力学性能研究现状
  • 1.4 帘线-橡胶复合材料热老化研究现状
  • 1.5 本文主要研究内容
  • 第2章 帘线-橡胶老化及力学性能试验
  • 2.1 试样、试验设备和试验条件
  • 2.2 试验步骤
  • 2.3 性能参数测量
  • 2.4 结果与讨论
  • 2.4.1 橡胶基体力学性能随老化时间的变化
  • 2.4.2 聚酯帘线力学性能随老化时间的变化
  • 2.4.3 聚酯帘线-橡胶力学性能随老化时间的变化
  • 2.4.4 钢丝帘线-橡胶力学性能随老化时间的变化
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 帘线-橡胶老化力学模型
  • 3.1 帘线-橡胶细观力学研究
  • 3.1.1 帘线-橡胶细观力学理论
  • 3.1.2 帘线-橡胶老化细观力学分析
  • 3.2 高分子材料热氧老化机理
  • 3.2.1 高分子材料老化实质
  • 3.2.2 高分子材料老化性能预测
  • 3.3 帘线-橡胶老化力学模型
  • 3.3.1 帘线-橡胶老化力学模型检验
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 帘线-橡胶力学性能有限元分析
  • 4.1 帘线-橡胶有限元模型
  • 4.1.1 帘线-橡胶几何模型
  • 4.1.2 帘线-橡胶有限元模型
  • 4.1.3 边界条件及加载方法
  • 4.2 结果与讨论
  • 4.2.1 老化对帘线-橡胶宏观力学性能影响
  • 4.2.2 老化对帘线-橡胶最大界面剪应力影响
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 捻度对帘线-橡胶力学性能影响有限元分析
  • 5.1 有限元模型
  • 5.1.1 实体模型
  • 5.1.2 单元类型
  • 5.1.3 材料模型
  • 5.1.4 加载方式
  • 5.2 结果与讨论
  • 5.2.1 捻度对帘线-橡胶宏观力学性能影响
  • 5.2.2 捻度对帘线-橡胶最大界面剪切应力的影响
  • 5.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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