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橡膠輸送皮帶物理循環(huán)應(yīng)力
更新時間2022-05-10 14:49:07 瀏覽次數(shù)1591次
橡膠復(fù)合材料的應(yīng)力一應(yīng)變與溫度的關(guān)系,生熱主要來源于材料內(nèi)部的滯后損失,構(gòu)成各種橡膠及其復(fù)合材料均是粘彈性材料，周期應(yīng)力不可避免地產(chǎn)生滯后損失，滯后損失最終轉(zhuǎn)變成熱能,由于多層復(fù)合橡膠制品，橡膠本身又是熱的不良導(dǎo)體，雖然輪胎在滾動過程中存在著熱交換，但當(dāng)熱交換達(dá)到平衡時，內(nèi)部也達(dá)到一定的溫度,在不同部位由于厚度不同，導(dǎo)熱性不同，溫度分布也不同，也就是說存在著溫度場,閉合曲線稱為“滯后圈”，滯后圈的大小即為單位體積的橡膠在每一個拉伸一壓縮循環(huán)中所損耗的功，每一周期中損耗的功將變成熱能而使溫度上升即轉(zhuǎn)化為熱能;
由上述分析可知，對粘彈性材料來說應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)與溫度之間有密切的關(guān)系,對生熱問題，國內(nèi)外研究人員進行了多年的探索,由于滾動中的生熱是一個動態(tài)的過程，因此無論是制造商還是用戶都希望對其平衡溫度場分布進行模擬計算，從而了解在特定的使用條件下的生熱情況，近年來隨著計算機的發(fā)展，溫度場分析又取得了新的進展;運輸帶產(chǎn)品采用有限元法計算各部件在各種使用條件下的溫度場分布，建立能夠概括引起輪胎生熱諸多因素的物理模型，并在此基礎(chǔ)上進行數(shù)學(xué)描述，建立數(shù)學(xué)模型，從而進一步了解輪胎生熱與氣壓、速度及負(fù)荷等使用條件之間的關(guān)系,這樣用戶可以較為全面地了解生熱情況，利于合理使用，延長壽命;
力學(xué)對研究的各種結(jié)構(gòu)性能和變形非常重要，近幾年來，人們環(huán)保節(jié)能意識的增強，要求降低的滾動損失,而損失與熱狀態(tài)又是密不可分的，它們互相作用影響消耗和使用性能,滾動損失從表觀上來看與操作條件、結(jié)構(gòu)參數(shù)等聯(lián)系密切，但從根本上說，損失是由于材料的粘彈滯后性能導(dǎo)致，也就是說和粘彈性應(yīng)力應(yīng)變場有關(guān),只有準(zhǔn)確地知道內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變場，才有可能通過進一步的材料粘彈分析計算,了解不同部位的生熱,早期的研究者往往孤立地從力學(xué)或熱學(xué)著手，通過橡膠輸送帶試驗和解析的方法來探知內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變場或溫度場,應(yīng)力應(yīng)變場和溫度場是相互影響、不可分割的，由此推動了熱力學(xué)的發(fā)展;熱力學(xué)是近20年才發(fā)展起來的一門交叉學(xué)科，它綜合了計算力學(xué)、復(fù)合材料力學(xué)、傳熱學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析的知識，運用熱、力學(xué)耦合分析的方法將力學(xué)分析與熱學(xué)分析有機地結(jié)合起來，關(guān)于耐熱運輸帶熱力學(xué)耦合分析的總體分析框圖,熱力學(xué)的研究任務(wù)是：在對橡膠及其復(fù)合材料非線性損耗機理了解的基礎(chǔ)上，通過熱力學(xué)的方法將力學(xué)分析與熱學(xué)分析耦合起來進行分析，最后得到在各種條件下的應(yīng)力應(yīng)變場、溫度場、接地面形狀、壓力分布以及能量損耗;
在熱力學(xué)耦合分析方面的系統(tǒng)研究采用數(shù)學(xué)模型對熱力學(xué)分析進行了如下描述：
?、俨牧闲阅馨W(xué)性能和熱學(xué)性能的溫度相關(guān)性；
?、跍囟鹊淖兓瘜?dǎo)致變形的變化從而形成熱應(yīng)力；
?、圯斔蛶S家應(yīng)力應(yīng)變場影響損耗從而影響溫度場，并在這三種耦合分析的基礎(chǔ)上編制了由三個模塊即：變形模塊、損耗模塊、熱模塊組成的有限元程序,通過計算可以進行熱力學(xué)耦合分析，預(yù)報滾動阻力、內(nèi)部溫度場、應(yīng)力一應(yīng)變、變形和接地信息，從而為設(shè)計提供依據(jù)。
