專利名稱：橡膠制品的彈性響應(yīng)性能的預(yù)測(cè)方法、設(shè)計(jì)方法以及彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橡膠制品的彈性響應(yīng)性能的預(yù)測(cè)方法、設(shè)計(jì)方法以及彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)裝置，特別是涉及一種使用有限元分析法(FEA)來預(yù)測(cè)橡膠制品的彈性響應(yīng)性能的方法、使用了該預(yù)測(cè)方法的橡膠制品的設(shè)計(jì)方法以及彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
以下方法是已經(jīng)經(jīng)過了數(shù)十年的實(shí)例:在設(shè)計(jì)橡膠制品時(shí)，使用三維有限元分析法(FEA)來預(yù)測(cè)其彈性響應(yīng)性能，應(yīng)用其分析或者仿真結(jié)果。使用于該FEA計(jì)算中的、使橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)系反映到分析中的能量的結(jié)構(gòu)方程式從線性彈性方程式向Mooney-Rivlin方程式過渡，近來，在該能量的結(jié)構(gòu)方程式中導(dǎo)入了大變形區(qū)域內(nèi)的非線性結(jié)構(gòu)方程式。另外，近年來，關(guān)于這些橡膠材料結(jié)構(gòu)方程式，提出了以下結(jié)構(gòu)方程式:以從基于橡膠的分子鏈拉伸的分子統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)發(fā)展出的網(wǎng)格變形理論為基礎(chǔ)，能夠使用具有物理意義的參數(shù)來表示在以輪胎為代表的很多工業(yè)用橡膠材料的設(shè)計(jì)中為重要因素的溫度依賴性(日本專利4299735號(hào)公報(bào))。在此，下面示出該結(jié)構(gòu)方程式的概要。首先，使用剪切彈性率G和拉伸方向的拉伸比λ來如以下式(I)那樣表示橡膠的拉伸應(yīng)力。 [式1]
權(quán)利要求
1.一種彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)表示橡膠制品的變形行為的彈性響應(yīng)性能，在該彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法中， 使用表示上述橡膠制品的應(yīng)變能量的溫度和應(yīng)變依賴性且加入了使用表示拉伸結(jié)晶化的參數(shù)來表示的交聯(lián)點(diǎn)之間的統(tǒng)計(jì)分子鏈的鏈節(jié)數(shù)的結(jié)構(gòu)方程式，來預(yù)測(cè)該橡膠制品的彈性響應(yīng)性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法，其特征在于， 使用下面示出的式(I)來表示上述交聯(lián)點(diǎn)之間的統(tǒng)計(jì)分子鏈的鏈節(jié)數(shù)n， [式I] η = α.(1-Xc).exp (- ε.β )...(I) 其中，α表示統(tǒng)計(jì)鏈段運(yùn)動(dòng)的頻率因子，ε表示統(tǒng)計(jì)鏈段運(yùn)動(dòng)的活化能，當(dāng)將R設(shè)為氣體常數(shù)、將Tg設(shè)為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，β =l/RTg, Xc表示作為表示上述拉伸結(jié)晶化的參數(shù)的晶化率，在上述橡膠制品的材料具有拉伸結(jié)晶性的情況下，使用下面的式(II)來表示， [式2]
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法，其特征在于， 在上述橡膠制品的材料不具有拉伸結(jié)晶性的情況下，將上述晶化率Xe設(shè)為O。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)所述的彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法，其特征在于， 上述結(jié)構(gòu)方程式為下面示出的式(III)， [式3]ΔΑ = (U1-TS1)+ρ (V1-V0)-(U0-TS0)…(III) 其中，A表示亥姆霍茲自由能，U0表示沒有變形的狀態(tài)下的內(nèi)能，U1表示變形狀態(tài)下的內(nèi)能，P表示壓力，V0表示沒有變形的狀態(tài)下的體積，V1表示變形狀態(tài)下的體積，T表示絕對(duì)溫度，Stl表示沒有變形的狀態(tài)下的熵，S1表示變形狀態(tài)下的熵，使用下面示出的式(IV) 式(VI)來表示式(III)的各項(xiàng)， [式4]
5.一種彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)表示橡膠制品的變形行為的彈性響應(yīng)性能，在該彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法中， 使用表示上述橡膠制品的彈性率的溫度和應(yīng)變依賴性且加入了使用表示拉伸結(jié)晶化的參數(shù)來表示的交聯(lián)點(diǎn)之間的統(tǒng)計(jì)分子鏈的鏈節(jié)數(shù)的結(jié)構(gòu)方程式，來預(yù)測(cè)該橡膠制品的彈性響應(yīng)性能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法，其特征在于， 使用下面示出的式(VIII)來表示上述交聯(lián)點(diǎn)之間的統(tǒng)計(jì)分子鏈的鏈節(jié)數(shù)n， [式6]η = α.(1-Xc).exp (-ε.β )...(VIII) 其中，α表示統(tǒng)計(jì)鏈段運(yùn)動(dòng)的頻率因子，ε表示統(tǒng)計(jì)鏈段運(yùn)動(dòng)的活化能，當(dāng)將R設(shè)為氣體常數(shù)、將Tg設(shè)為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，β =l/RTg, Xc表示作為表示上述拉伸結(jié)晶化的參數(shù)的晶化率，在上述橡膠制品的材料示出拉伸結(jié)晶性的情況下，使用下面的式(IX)來表示， [式7]
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法，其特征在于， 在上述橡膠制品的材料不具有拉伸結(jié)晶性的情況下，將上述晶化率Xe設(shè)為O。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中的任一項(xiàng)所述的彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法，其特征在于，上述結(jié)構(gòu)方程式為下面示出的式(X)， [式8]
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中的任一項(xiàng)所述的彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法，其特征在于， 使用有限元分析法來預(yù)測(cè)表示上述橡膠制品的變形行為的彈性響應(yīng)性能。
10.一種橡膠制品設(shè)計(jì)方法，使用根據(jù)權(quán)利要求1 9中的任一項(xiàng)所述的彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法來設(shè)計(jì)橡膠制品。
11.一種彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)裝置，預(yù)測(cè)表示橡膠制品的變形行為的彈性響應(yīng)性能，在該彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)裝置中， 使用表示上述橡膠制品的應(yīng)變能量的溫度和應(yīng)變依賴性且加入了使用表示拉伸結(jié)晶化的參數(shù)來表示的交聯(lián)點(diǎn)之間的統(tǒng)計(jì)分子鏈的鏈節(jié)數(shù)的結(jié)構(gòu)方程式，來預(yù)測(cè)該橡膠制品的彈性響應(yīng)性能。
12.一種彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)裝置，預(yù)測(cè)表示橡膠制品的變形行為的彈性響應(yīng)性能，在該彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)裝置中， 使用表示上述橡膠制品的彈性率的溫度和應(yīng)變依賴性且加入了使用表示拉伸結(jié)晶化的參數(shù)來表示的交聯(lián)點(diǎn)之間的統(tǒng)計(jì)分子鏈的鏈節(jié)數(shù)的結(jié)構(gòu)方程式，來預(yù)測(cè)該橡膠制品的彈性響 應(yīng)性能。
全文摘要
在使用有限元分析法來預(yù)測(cè)表示橡膠制品的變形行為的彈性響應(yīng)性能的彈性響應(yīng)性能預(yù)測(cè)方法中，使用表示橡膠制品的應(yīng)變能量的溫度和應(yīng)變依賴性且加入了使用表示拉伸結(jié)晶化的參數(shù)來表示的交聯(lián)點(diǎn)之間的統(tǒng)計(jì)分子鏈的鏈節(jié)數(shù)的結(jié)構(gòu)方程式，來預(yù)測(cè)橡膠制品的彈性響應(yīng)性能。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103154702SQ20118004835
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月5日
發(fā)明者芥川惠造 申請(qǐng)人:株式會(huì)社普利司通