《織物橡膠密封材料接觸面三維變形及應力實驗研究》是依託清華大學，由姚學鋒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：織物橡膠密封材料接觸面三維變形及應力實驗研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：姚學鋒
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目主要對織物橡膠密封材料接觸面三維變形機制和應力分布特徵進行系統地實驗研究與理論分析。首先，建立織物橡膠密封接觸變形與接觸應力的三維細觀力學模型，實現織物橡膠密封接觸面三維變形與三維應力的非線性有限元模擬，揭示接觸應力、織物性能與結構、粘附、摩擦等之間的依賴關係。其次，利用三維數字散斑相關技術測試織物橡膠密封材料與透明件接觸面的三維細觀變形場，藉助三維本構關係反演接觸面三維應力場，表征接觸面變形場和應力場的演化規律。最後，建立超聲相控陣檢測平台,原位測試橡膠密封材料與非透明材料接觸面的超音波反射回波信號，真實再現織物橡膠接觸面的細觀接觸應力分布特徵，驗證織物橡膠密封材料接觸力學細觀模型，提出相應的接觸力學設計準則。研究成果將為織物橡膠密封件的最佳化設計、性能評估、壽命預測提供關鍵科學理論基礎與實驗方法。
結題摘要
本項目主要對織物橡膠密封材料接觸面三維變形機制和應力分布特徵進行系統地實驗研究與理論分析。首先，建立織物橡膠複合材料的細觀模型和本構模型，實現對織物橡膠密封件的力學性能和接觸界面變形、應力的數值模擬、預測。其次，基於經典接觸理論、量綱分析和有限元分析方法，建立了有限厚度橡膠接觸問題的半解析解，為橡膠材料接觸應力的反演提供基礎。基於建立的三維數字散斑相關測試技術平台，進行了接觸界面附近三維變形場的測量，實現了接觸界面應力的反演。最後，提出了超聲方法測量織物橡膠接觸界面的理論模型，給出了接觸應力的顯式表達式。並建立了橡膠材料接觸界面超聲測試平台，通過接觸壓力標定試驗獲得了平均接觸壓力、超聲回波信號強度、聲波反射係數等之間的標定關係。本項目的順利開展和取得的一系列研究成果為織物橡膠密封件最佳化設計、性能評估提供了試驗方法和科學指導，並在大型客機艙門密封件上取得了初步套用。
