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TPEE高分子元件缓冲器粘弹性本构关系求解

2021-07-27魏延刚王泽岳宋亚昕

大连交通大学学报 2021年4期
关键词:有限元模型

魏延刚,王泽岳,宋亚昕

(1.大连交通大学 机械工程学院,辽宁 大连 116028;2.北京多邦汇科轨道车辆装备技术有限公司,北京 101100) *

缓冲器的主要功能是缓和与衰减车体之间的冲击和振动,从而提高列车运行的平稳性和舒适度[1].能量吸收率是缓冲器的一个重要指标[2].TPEE弹性体软硬部分的比例可变,当其处于低应变时有很少的滞后性,是缓冲吸能的良好材料[3].TPEE弹性体缓冲器的能量吸收率与TPEE材料的粘弹性所引起的迟滞损耗密切相关.

相比于弹性材料而言,TPEE的力学性能极其复杂,不同的粘弹性材料在力学性能上也千差万别,然而求得准确的材料本构关系是建立准确缓冲器模型的基础,所以对TPEE本构关系的求解既是重点也是难点.TPEE的研究始于1950年左右,当时ICI公司和Dupont公司在进行对苯二甲酸乙二醇酯聚合时,加入部分聚乙二醇醚得到的共聚物具有一定亲水性,提高了产品的染色效果.10年后,Shivers J C研究表明:这种共聚物具有一定的可逆弹性,通过改变聚醚-非结晶区和聚酯—结晶区的相对浓度,就能将其从硬塑料变成典型的弹性体[4].后来在1972年由美国Dupont公司和日本东洋纺织公司率先将TPEE研制开发成功并商品化,商品名分别为Hytrel和Pelprene.随后,Hochest- Celanese、GE、Eastman、AKZO等10余家公司也相继开发生产出各种牌号的TPEE产品[5].

2007年,国内罗道友等对TPEE的主要性能、特点及应用情况进行了综述[6].2013年,王志文等对TPEE的国内外发展现状进行了阐述,并结合TPEE的结构和性能,总结了TPEE在轨道交通领域中的应用[7].2016年,魏延刚等对用于重载货车缓冲器中的TPEE材料的弹性性能进行了压缩实验,对国产和进口的TPEE材料压缩实验性能进行了对比[8];……

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