硫化橡膠動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的分?jǐn)?shù)階微分流變模型.pdf

1、填充橡膠是一種典型的黏彈性材料,具有較高的阻尼性能,廣泛地應(yīng)用于高速列車(chē)、汽車(chē)、航空航天和機(jī)械等領(lǐng)域,因此選用合適的模型描述其動(dòng)態(tài)黏彈性至關(guān)重要。橡膠的動(dòng)態(tài)黏彈性不僅與自身分子鏈特性有關(guān),還受許多外界因素的影響。本文首先依據(jù)實(shí)驗(yàn)分析了溫度、頻率和應(yīng)變幅值等條件對(duì)橡膠動(dòng)態(tài)黏彈性的影響,再選用合適的分?jǐn)?shù)階微分黏彈性模型對(duì)不同條件下橡膠材料動(dòng)態(tài)黏彈性進(jìn)行描述,主要的工作概述如下:
　　1.采用Gabo Eplexor500N動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分

2、析儀對(duì)不同頻率下的硫化橡膠進(jìn)行溫度掃描,確定材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。在Tg～Tg+50℃范圍內(nèi)對(duì)不同溫度下的橡膠進(jìn)行頻率掃描,結(jié)果表明:隨溫度的升高,存儲(chǔ)模量、損耗模量和損耗因子逐漸減小;高頻導(dǎo)致較高的存儲(chǔ)模量、損耗模量和損耗因子。采用分?jǐn)?shù)階微分Kelvin模型對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,模型與實(shí)驗(yàn)吻合較好,分?jǐn)?shù)階微分Kelvin模型可以較好地描述不同溫度下橡膠材料動(dòng)態(tài)黏彈性的頻率相關(guān)性。
　　2.以-40℃作為參考溫度,依據(jù)頻率-溫度等

3、效原理對(duì)不同溫度下的頻率掃描測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行移位,得到對(duì)數(shù)頻率標(biāo)尺下16個(gè)數(shù)量級(jí)(-7～9)的動(dòng)態(tài)模量主曲線。采用分?jǐn)?shù)階微分Zener模型對(duì)主曲線進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在對(duì)數(shù)頻率標(biāo)尺為-2～7時(shí),分?jǐn)?shù)階微分Zener模型可以較好地描述硫化橡膠Tg附近寬頻域的動(dòng)態(tài)黏彈性。
　　3.簡(jiǎn)要地介紹了內(nèi)變量理論和內(nèi)稟時(shí)間z(t),并基于內(nèi)變量理論對(duì)分?jǐn)?shù)階微分Kelvin模型和分?jǐn)?shù)階微分Zener模型進(jìn)行了推導(dǎo)。
　　4.在室溫(23℃)時(shí)對(duì)不同應(yīng)

4、變幅值下的硫化橡膠進(jìn)行頻率掃描測(cè)試,并采用分?jǐn)?shù)階微分Kelvin模型和內(nèi)變量分?jǐn)?shù)階微分Kelvin模型對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階微分 Kelvin模型能模擬小應(yīng)變幅值下材料的頻率相關(guān)性,而內(nèi)變量分?jǐn)?shù)階微分Kelvin模型能較好地描述大應(yīng)變幅值下材料動(dòng)態(tài)黏彈性的頻率相關(guān)性。
　　5.在不同頻率和不同溫度下對(duì)填充橡膠進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)變掃描測(cè)試,在較高溫度(-15℃～23℃)時(shí),填充橡膠出現(xiàn)了Payne效應(yīng),但在較低溫度(-35℃和-30