[發明專利]一種垃圾轉運集裝箱用密封條結構設計方法

在審

• 申請號: 202010992224.0
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN112668139A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 張歐;黃長纓;沈海紅;陳祺;張明明;劉維;蔡永華;周志勇;吳迪
• 申請（專利權）人: 上海環境物流有限公司;武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F119/14;G06F119/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 周舒蒙

1.一種垃圾轉運集裝箱用密封條結構設計方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟一、對原垃圾箱處密封條進行取樣調查，分析原有密封條的工作環境；

步驟二、對原有密封條尺寸進行測量；

步驟三、對垃圾箱體、箱門以及密封條分別進行建模；

步驟四、利用模型對箱門進行受力分析，計算獲得箱門密封合緊力，也即箱門與現有密封條之間的總接觸力，并根據密封條的長度計算單位長度的密封條應提供的最小接觸力；

步驟五、將建立的模型導入ANSYS軟件中，設置垃圾箱體、箱門及密封條的材料屬性，計算分析密封條其截面各部分在不同工作狀態下的變形；

步驟六、根據步驟五的計算分析結果，在保證密封條提供最小接觸力的前提下，對密封條的截面結構進行優化設計；

步驟七、對優化后的密封條進行受力和變形分析，驗證優化方案。

2.如權利要求1所述的垃圾轉運集裝箱用密封條結構優化設計方法，其特征在于，在步驟五中，所述垃圾箱體和箱門選擇結構鋼材料，密封條選擇TPEE材料，并設置Mooney-Rivlin參數C₁₀和C₀₁。

3.如權利要求1所述的垃圾轉運集裝箱用密封條結構優化設計方法，其特征在于，在步驟五中，設置密封條與垃圾箱體和箱門的密封形式：將密封條與垃圾箱體、密封條與箱門的接觸均設為摩擦接觸。

4.如權利要求1所述的垃圾轉運集裝箱用密封條結構優化設計方法，其特征在于，在步驟五中，選擇面單元和線單元，對模型進行網格劃分。

5.如權利要求2所述的垃圾轉運集裝箱用密封條結構優化設計方法，其特征在于，參數C₁₀和C₀₁的計算方法為：

用應變能密度函數W來表征超彈性材料的特性，對其求應變分量的一階導數，用公式(1)表示:

式中，S_IJ—第二類Piola-Koshy Hoff應力張量；W—應變能函數；E—Lagrange應變張量；

應變能函數W表示為：

W＝(I₁，I₂，I₃) (2)，

式中，I為應變不變分量；

式中，C_i□為常數，且滿足C₀₀＝0；

應變不變量I₁、I₂、I₃為：

式中，J為體積比，λi為主拉伸率，與應變ε_I的關系為：

λ_I＝1+ε_I (5)；

TPEE材料具有不可壓縮性，當其在受到外載荷時體積不變，受力前后的體積比為1:1，即J＝1；公式(4)可以簡化為：

應變能函數W表示為：

W＝C₁₀(I₁-3)+C₀₁(I₂-3) (7)；

式中，I₁、I₂為應變張量的主不變量，C₁₀、C₀₁為Mooney-Rivlin材料常數；

根據公式(5)和公式(6)，可推導出TPEE材料的主應力σi和主伸長率λi之間的關系為：

對TPEE材料試片進行單軸拉伸實驗，，另外兩個方向的主應力均為0，即：

σ₂＝σ₃＝0 (9)，

TPEE材料具有不可壓縮性，

則公式(8)可變形為：

再根據公式(7)，可得：

由公式(11)和(12)可得：

取：

則式(13)可以簡化為

Y＝C₁₀+C₀₁X (15)，

根據單軸拉伸實驗，可得出TPEE材料試片變形和所受載荷的變化關系，由該變化關系計算出一系列拉伸率λ₁和與其對應的應力σ₁的值，再根據拉伸率和對應的應力值計算出式(13)中的X和Y，將所有X和Y通過MATLAB軟件擬合成一條直線，則該直線的截距即為C₁₀，該直線斜率即為C₀₁。