论文部分内容阅读
浇注型聚氨酯弹性体由于其良好的机械性能、回弹性能、环境适应能力及针对不同要求的性能调节能力而广泛应用于支撑缓冲领域。为研究预弯柱体结构尺寸参数及原料特性的变化对此结构支撑性能影响的规律,结合某新型圆柱形设备在储运、使用过程中对支撑减振性能的实际需求,本文选取聚氨酯弹性体为材料,以预弯柱体的支撑缓冲结构为研究对象,从材料选择、不同尺寸支撑结构的压缩性能分析、不同材料支撑结构的压缩性能分析和圆弧支撑件的制备及性能检测几个步骤进行研究。首先,本研究从合成聚氨酯弹性体的原料及相互间基本反应出发,分析原材料之间反应的基本原理和成型特点。依据国家标准分别对材料进行拉伸性能、撕裂性能试验,选择满足要求的邵氏(A)硬度分别为85、60、55和40的聚氨酯弹性体材料作为后期研究的材料。其次,选取Mooney-Rivlin模型计算硬度为85(A)的弹性体的材料性能常数,设计预弯柱体平板支撑结构,并使用有限元分析软件ABAQUS分别以支撑肋板厚度b和预弯角度α为单变量,仿真模拟不同尺寸参数结构的压缩性能,借助数据分析软件Matlab对结果进行处理,研究预弯柱体结构的尺寸参数变化对支撑性能的影响规律。然后,利用仿真分析的结果,选择压缩性能平台效应较好的尺寸参数(α=13°,b=3mm)设计制造模具,浇注成型硬度为85(A)的弹性体平板支撑件,进行压缩试验,将压缩结果数据与仿真模拟对比,验证在选取适当的材料参数时软件仿真的可信度；并浇注相同尺寸的另外三种硬度的弹性体支撑件,对比相同尺寸不同硬度的四种材料的压缩性能结果,总结材料特性变化对预弯柱体支撑结构的支撑性能的影响。最后,基于支撑结构不同肋板厚度和不同预弯角度及不同材料硬度对支撑性能影响规律的研究结果,尺寸参数选定为肋板厚度b=3mm和预弯角度α=13°设计制造圆弧支撑件模具,并选择邵氏(A)硬度为55的弹性体材料进行浇注成型。通过压缩试验结果表明,此尺寸参数和材料的支撑件性能良好,在压缩过程中出现明显的平台效应,且平台的起始支撑力、平台起始压缩量和压缩平台宽度的性能指标均符合预定目标,能够很好满足此圆柱形装备的需求。