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基于有限元法的拖轮橡胶护舷硫化工艺

2012-08-01张建唐文献王国林

中南大学学报(自然科学版) 2012年11期
关键词:护舷模型

张建 ,唐文献,王国林

(1.江苏科技大学 机电与汽车工程学院,江苏 张家港,215600;2.江苏大学 汽车与交通工程学院,江苏 镇江,212013)

护舷是码头或船舶上使用的一种缓冲装置,其作用是吸收船舶在靠岸或系泊时的碰撞能量,保护船舶、码头免受损坏。与其他材料护舷相比,橡胶护舷具有弹性好、吸能多、寿命长、便于维护和标准化生产等优点,在日本、 欧美和东南亚国家应用非常广泛。随着我国现代航运业、 船舶工业及港口码头的快速发展,橡胶护舷的设计、分析、制造及其应用也越来越受到重视。硫化作为护舷制造过程中的最后一道工序,直接决定着产品的最终形状和物理性能,因此,研究护舷的硫化工艺具有非常重要意义。可以使用2种方法来评价护舷的硫化特性和效率:一种是通过热电偶测出护舷内部关键点处的温度历程,应用合理的动力学模型把各点温度转化为硫化程度,以此确定硫化的必要时间。配方设计和硫化介质温度的改变将影响交联反应,进而影响到橡胶的最终交联密度和机械性能,而且每次做完试验后,必须把护舷割开来找出热电偶的位置,这种试错方法成本高、时间长。另一种办法是一种基于计算机仿真的数值技术,直接预测出护舷内部每一点的温度和硫化程度。鉴于自身结构和硫化过程的复杂性,有限元法(FEM)已成为研究复杂橡胶制品硫化的有效工具。早在1991年,Toth等[1]运用ABAQUS软件结合其用户子程序HETVAL,建立轮胎传热-硫化耦合模型,模拟了轮胎的硫化过程并研究初始温度对硫化的影响。……

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