[發(fā)明專(zhuān)利]一種橡膠磨耗量的表征方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811009737.4
• 申請(qǐng)日: 2018-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109596445A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹海山;馬連湘;王澤鵬;宋國(guó)君;宋君萍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/56
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/56
• 代理公司: 青島中天匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團(tuán)代

針對(duì)現(xiàn)有的橡膠磨耗分析方法沒(méi)有考慮溫度和摩擦能的影響，分析結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確度不能滿足實(shí)際應(yīng)用的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種橡膠磨耗量的表征方法，步驟一：利用磨耗試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行橡膠的磨耗測(cè)試，構(gòu)建橡膠磨耗的有限元模型，計(jì)算摩擦能，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析得到磨耗的摩擦能函數(shù)A_E＝C_EE^m；步驟二：利用變溫磨耗測(cè)試裝置進(jìn)行橡膠的變溫磨耗測(cè)試，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到表達(dá)橡膠磨耗與溫度之間的關(guān)系的二次多項(xiàng)式A_T＝aT²+bT+C；步驟三：引入中間變量，令常溫T₀、恒定速度V₀下的參考磨耗量為A₀，E₀為其對(duì)應(yīng)的摩擦能，對(duì)步驟一及步驟二的公式進(jìn)行整合和公式推導(dǎo)得到A＝C_mE^m(a₁T²+a₂T+a₃)。本發(fā)明建立了磨耗與溫度、摩擦能變量的綜合表達(dá)式。本發(fā)明是對(duì)橡膠磨耗機(jī)理研究的一次創(chuàng)新，具有重要的科學(xué)價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橡膠制品設(shè)計(jì)分析技術(shù)領(lǐng)域，涉及橡膠制品磨耗的本構(gòu)關(guān)系、磨耗量的計(jì)算 評(píng)價(jià)方法，尤其涉及橡膠主要制品輪胎的磨耗計(jì)算和優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

輪胎是汽車(chē)的唯一接地部件，輪胎與地面的摩擦作用和力的傳遞提供了汽車(chē)運(yùn)動(dòng)所需各 項(xiàng)力和力矩，汽車(chē)行駛過(guò)程中必然造成輪胎磨耗。輪胎的摩擦與磨耗影響了輪胎的壽命，同 時(shí)影響著車(chē)輛行駛的安全性操控性、經(jīng)濟(jì)性及噪聲等特性。因而成為汽車(chē)輪胎行業(yè)工程技術(shù) 人員和相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者的研究熱點(diǎn)問(wèn)題。

輪胎是由橡膠和骨架材料鋼絲/纖維多部件組成的結(jié)構(gòu)體，輪胎的磨耗主要指與地面接觸 胎面膠的磨損。由于橡膠及其主要制品輪胎具有黏彈性、大變形、非線性特征，材料性能與 應(yīng)變、溫度、頻率，老化時(shí)間又強(qiáng)相關(guān)，其磨耗是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程。而輪胎的磨耗在橡 膠磨耗的基礎(chǔ)上同時(shí)還要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其耐久性、路況等其它綜合因素，則進(jìn)一步加劇了 研究的復(fù)雜性。

盡管?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)橡膠摩擦磨耗機(jī)理做了較多的研究，已獲取了一些有價(jià)值的研究成果， 然而這些成果大多是基于不同試驗(yàn)條件或不同的角度來(lái)展開(kāi)的研究，更多的是停留在試驗(yàn)層 面的研究，都有一定局限性，目前仍然缺乏系統(tǒng)的理論共識(shí)。主要表現(xiàn)在：

(1)橡膠與磨面的摩擦接觸是黏附、滑動(dòng)二種狀態(tài)并存，但沒(méi)有適用的摩擦系數(shù)綜合表 達(dá)式。負(fù)荷、滑移速度、溫度對(duì)橡膠磨耗綜合影響及表征仍然是一大難題，對(duì)橡膠熱力耦合 磨耗的研究與表征還缺乏系統(tǒng)的理論成果。

(2)橡膠材料的磨損率隨著溫度升高而增大已形成共識(shí)，但很少有實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試和描述磨 耗對(duì)溫度的依賴(lài)關(guān)系。橡膠輪在磨損運(yùn)行過(guò)程中的溫升，一方面來(lái)自于橡膠與接觸面的摩擦 生熱，摩擦能只有極少的部分用于橡膠的磨蝕，摩擦能的耗散導(dǎo)致接觸區(qū)域和橡膠輪自身的 溫升，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了較多研究，另一方面來(lái)自于橡膠輪自身滯后損失生熱，對(duì)于輪 胎來(lái)講后者更為重要。

因此，基于目前的研究理論，建立磨耗對(duì)角度、負(fù)荷、速度、溫度多變量的綜合表達(dá)式 是十分困難的。目前的橡膠磨耗量表征方法，沒(méi)有考慮溫度和摩擦能的影響，其分析結(jié)果的 準(zhǔn)確度不能滿足實(shí)際應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的橡膠磨耗分析方法沒(méi)有考慮溫度和摩擦能的影響，分析結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確度不能滿足 實(shí)際應(yīng)用的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種橡膠磨耗量表征方法，通過(guò)對(duì)負(fù)荷、角度與磨耗的關(guān) 系集中采用摩擦能來(lái)表征，根據(jù)WLF方程對(duì)溫度、速度與磨耗量的影響集中采用溫度來(lái)表征， 建立了磨耗量(下文有時(shí)稱(chēng)磨損質(zhì)量)與溫度、摩擦能變量的綜合表達(dá)式。本發(fā)明是對(duì)橡膠 磨耗機(jī)理研究的一次創(chuàng)新，具有重要的科學(xué)價(jià)值。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種橡膠磨耗量的表征方法，包括以下步驟：