[发明专利]橡胶动态生热计算方法及装置

说明书

本发明提供一种橡胶动态生热计算方法及装置，该方法包括：测试预设应变下橡胶大分子松弛状态下的相应应力，并拟合预设应变和相应应力确定超弹性本构模型参数；获取储能模量和损耗模量，并拟合储能模量和损耗模量确定粘弹性力学模型参数；根据超弹性本构模型参数和粘弹性力学模型参数，建立橡胶粘弹性有限元力学‑热学耦合模型；依据橡胶粘弹性有限元力学‑热学耦合模型计算橡胶动态生热温度。本发明通过建立橡胶粘弹性有限元力学‑热学耦合模型计算橡胶动态生热温度，准确预测橡胶制品动态使用下的温度场信息，从而准确预测橡胶服役寿命。

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种橡胶动态生热计算及装置。

背景技术

目前，许多橡胶制品如轮胎、履带、传动带常在一定的应变和频率下反复变形，长期的动态往复变形会使橡胶制品局部产生高温并引起破坏、老化等问题导致橡胶制品服役寿命缩短。橡胶的粘弹性是其生热的主要原因，这种粘性损耗与交变载荷下分子链之间或填料网络与分子链之间的内摩擦有关，并转变成热量使其温度上升。因此，准确预测橡胶制品动态使用下的温度场信息，从而准确预测橡胶服役寿命成为目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种橡胶动态生热计算方法及装置，根据超弹性本构模型参数和粘弹性力学模型参数建立橡胶粘弹性有限元力学-热学耦合模型，计算橡胶动态生热温度，准确预测橡胶制品动态使用下的温度场信息，从而准确预测橡胶服役寿命。

第一方面，本发明提供一种橡胶动态生热计算方法，包括：

测试预设应变下橡胶大分子松弛状态下的相应应力，并拟合预设应变和相应应力确定超弹性本构模型参数；

获取储能模量和损耗模量，并拟合储能模量和损耗模量确定粘弹性力学模型参数；

根据超弹性本构模型参数和粘弹性力学模型参数，建立橡胶粘弹性有限元力学-热学耦合模型；

依据橡胶粘弹性有限元力学-热学耦合模型计算橡胶动态生热温度。

可选地，对橡胶进行加载、卸载循环拉伸测试。

可选地，采用动态力学分析仪在预设温度下测试橡胶应力松弛。

可选地，超弹性本构模型包括Yeoh模型和Ogden模型。

可选地，拟合包括非线性拟合。

可选地，采用动态力学分析仪在预设温度下对橡胶进行频率扫描，获取预设频率下储能模量和损耗模量；根据Prony级数拟合储能模量和损耗模量确定粘弹性力学模型参数。

可选地，粘弹性力学模型参数包括剪切模量和松弛时间。

可选地，根据初始条件和边界条件，以及橡胶粘弹性有限元力学-热学耦合模型计算橡胶动态生热温度。

可选地，确定橡胶动态生热温度收敛；根据橡胶动态生热温度获取橡胶动态生热稳态温度场。

另一方面，本发明提供一种橡胶动态生热计算装置，包括：

测试模块，用于测试预设应变下橡胶大分子松弛状态下的相应应力，并拟合预设应变和相应应力确定超弹性本构模型参数；

获取模块，用于获取储能模量和损耗模量，并拟合储能模量和损耗模量确定粘弹性力学模型参数；

建立模块，用于根据超弹性本构模型参数和粘弹性力学模型参数，建立橡胶粘弹性有限元力学-热学耦合模型；

计算模块，用于依据橡胶粘弹性有限元力学-热学耦合模型计算橡胶动态生热温度。