高速沖擊下子午線輪胎胎面膠的本構模型

宋守許，余德橋，吳師強

(合肥工業大學機械與汽車工程學院，綠色設計與制造工程研究所，合肥 230009)

?

高速沖擊下子午線輪胎胎面膠的本構模型

宋守許，余德橋，吳師強

(合肥工業大學機械與汽車工程學院，綠色設計與制造工程研究所，合肥 230009)

摘要：在室溫下，運用分離式Hopkinson壓桿對子午線輪胎胎面膠進行高速沖擊破壞試驗(應變速率為2 000～5 400 s-1)，得到了胎面膠在高速沖擊下的應力-應變曲線；通過修正Mooney-Rivlin本構模型，構建了適用于高應變速率并具有脆性特征的動態本構模型，并通過非線性擬合得到了動態本構模型的擬合參數。結果表明：胎面膠呈現非線性應力-應變關系，屈服應力隨應變速率的增加由89 MPa增至345 MPa，具有應變速率強化效應與脆性斷裂特征；本構模型計算得到的應力-應變與試驗值比較吻合，驗證了動態本構模型的可靠性。

關鍵詞：Hopkinson壓桿；應力-應變；本構模型；非線性擬合

0引言

汽車子午線輪胎胎面膠屬于超彈性高聚物材料，具有超彈性力學性能，其在受力時儲存在材料中的能量僅取決于變形的初始狀態和最終狀態，并且獨立于變形路徑，它的變形伴隨著大位移和大應變，其本構關系是非線性的，體積幾乎保持不變。

隨著子午線輪胎廢棄量的增加，它的回收再利用得到了越來越多的關注。當前廢舊輪胎的回收工藝主要有熱解法[1-2]、炸藥爆炸法[3-4]、機械物理法[5]、超高壓水射流破碎法[6]等。其中，超高壓水射流破碎法是一種特殊形式的機械力化學技術和高能束加工技術，該技術使物料在處理過程中受到強烈剪切、高頻振蕩、空穴爆炸和高速對流撞擊等機械力作用，導致其物理、化學性質及結構發生變化，引起材料的結構破壞。……