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橡胶制品有限元分析的研究应用

张振秀  
【摘要】:通过大量的文献资料的查阅和总结,本文首先论述了CAD/CAE技术,以及CAD/CAE技术的现状和趋势,发现传统的产品设计模式已经不能满足现代生产的需要,CAE技术已经成为整个设计过程的一部分,并发挥着关键作用。橡胶由于其特殊的性能和低廉的价格被应用于各行各业,起着重要作用,所以对橡胶制品进行有限元分析有着重要的意义。 橡胶是一种特殊的材料:承受大的变形、应力应变非线性行为、粘弹性行为和不可压缩性,对其分析需要特殊的材料模型和有限元工具。本文对橡胶非线性材料的超弹性模型、基础实验、橡胶非线性有限元理论进行了研究。以实例的形式从力学、传热学、断裂力学和寿命预测等方面对橡胶制品进行了有限元分析,通过分析我们发现有限元技术可以很好的模拟橡胶制品的实际工况,对橡胶制品的力学性能进行预测,对其可靠性进行判断;得出橡胶制品裂纹的撕裂能,以便能够进行寿命预测和强度判断;能够准确的模拟橡胶制品硫化的温度场,我们可以据此制定准确的硫化条件。从而论证了有限元在橡胶制品优化设计方面的可行性,为今后橡胶制品的结构、配方、模具优化,耐久性和新产品开发奠定了基础。 通过对橡胶材料的各个方面的有限元分析,我们发现橡胶制品的有限元分析有助于增加产品和工程的可靠性;在产品的设计阶段发现潜在的问题;经过分析计算,采用优化设计方案,降低原材料成本;缩短产品投向市场的时间;模拟试验方案,减少试验次数,从而减少试验经费等等。


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