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——測試、表征以及細(xì)觀數(shù)值本構(gòu)模型.pdf

1、本文對橡膠材料準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)行為的宏觀測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)狀進行了綜述,并指出現(xiàn)有的大變形測試技術(shù)并不適用于較大變形測量,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.在島津材料試驗機上,建立了一套數(shù)據(jù)-圖像同

2、步采集系統(tǒng)并實施輪胎膠料較大變形范圍力學(xué)行為測試.成功地將自動網(wǎng)格法應(yīng)用于輪胎膠料較大變形測量;還提出了采用分區(qū)函數(shù)形式擬合位移場的方法,成功進行了平面拉伸試驗非均勻變形場的后處理.提出了較大變形下的標(biāo)定圖像誤差分析法,以此驗證了自動網(wǎng)格法滿足較大變形測量的精度要求.在較大變形范圍內(nèi)進行了輪胎膠料準(zhǔn)靜態(tài)單向拉伸和非均勻平面拉伸試驗,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依據(jù).對幾種經(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、了進一步的分析評估,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,提出了一個新的修正八鏈本構(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)報結(jié)果.對Bergstrom等的