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超声振动对橡胶材料温度特性影响的实验研究

邓思文  
【摘要】: 因为橡胶材料具有大变形和高弹性的特点,近年来在国民经济各个领域,特别是在航空航天等高科技领域的应用日益广泛,在材料领域中的地位也越来越重要,因此对橡胶材料等高分子材料特性的研究已成为材料科学的前沿性课题。 在近现代工业发展中,橡胶作为一种辅助材料起着不可或缺的作用。特别是在汽车工业,大型机械的减振环节,以及航天设备组件之间的垫片等,这些都离不开橡胶材料。对于运动着的机件组合体,不管是减振,还是连接垫片,都要受到来自外界的振动力,这种外界周期的应力会使得橡胶发生物理、化学变化。 物理化学变化的出现,是因为橡胶高分子材料在外界周期应力作用下,应力-应变之间存在滞后和内耗。外力作用引起分子内或分子间空间结构的改变,滞后和内耗引起橡胶内部能量的堆积,表现出温度的上升。温度对于橡胶材料老化现象有很大的影响,温度可以加快高分子橡胶材料在空气中的热氧化作用,可以改变材料硬度等。 目前,人们大多研究的都是周期应力振动频率在低频段对橡胶材料性能的影响。那么,在振动的高频情况下,温度作为对橡胶材料有诸多影响的一个因素,外界或材料本身对于橡胶温度有怎样的变化规律。本文通过自制搭建的试验台,对于引起橡胶温度变化因素做了较为详细的研究,并且在此基础上进行了分析。 本文概括起来有以下几项工作,得出在本实验条件下的结论: 1、研究了在一定预压力下,各个震动周期振幅超声波随时间对橡胶材料温度的影响。振幅越小,温度随时间上升越慢。 2、研究了在一定预压力下、某一时刻,不同震动周期振幅超声波对橡胶材料温度的影响。振幅越大,在同一时刻温度越高。 3、研究了在一定预压力下,材料的厚度使得超声波对橡胶材料温度的影响。厚度越小,温度越高。 4、研究了在同一震动周期振幅超声波下,不同预压力对橡胶材料温度的影响。橡胶温度不是单调的随着预压力变化的,到某一预压力值附近会出现拐点。 5、研究了在同一预压力、同振幅情况下,超声波处理前后对橡胶材料温度的影响。超声处理前后温度上升率相同,但在同一时刻点上,处理的材料比未处理材料的温度高。 6、研究了在一定预压力、同振幅、相同加工时间的情况下,材料分子结构(即不同橡胶材料)对于温度的影响。材料分子结构越紧密,材料温度越不易上升。


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