杨康-开题报告.doc

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1、附件2本科生毕业设计（论文）开题报告学生姓名：杨康导师姓名、职称：张江涛副教授所属学院：理学院专业班级：工程力学卓越1101设计（论文）题目：合成橡胶填充物尺度对其力学性能影响实验研究年月日撰写内容要求（可加页）：1题目及背景1.1题目本论文的题目为合成橡胶填充物尺度对其力学性能影响实验研究。1.2研究背景合成橡胶是人工合成的高弹性聚合物，也称合成弹性体。产量仅低于合成树脂（或塑料）、合成纤维。其性能因单体不同而异，少数品种的性能与天然橡胶相似。合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性，耐油和耐高温等性能

2、，因而广泛应用于工农业，国防，交通及日常生活中。而合成橡胶的填充物尺度的不同对其力学性能又有不同的影响，而像合成橡胶这样的高分子材料的使用总是要求具有必要的力学性能，而且对大部分应用来说，力学性能比其它物理性能显得更为重要，因此研究合成橡胶的填充物尺度具有很实用的价值。2目的及意义2.1研究目的由于合成橡胶这类的复合材料在工程实际中的应用已经十分广泛，本论文主要通过设计复合材料试样的制备方法，掌握复合材料试样拉伸力学性能的测试方法，了解复合材料力学性能的分析方法，2.2研究意义有关复合材料的细观力学理论与计

3、算方法及材料性能数据，国内外已积累了大量文献资料。今年来，一些新型橡胶填充剂对橡胶材料性能的影响，成为人们研究的热点，对于合成橡胶这样的复合材料，其所含填充物的尺度对其准静态和动态下的压缩应力应变行为，力学性能及吸能性的影响具有重要意义，另外对材料的疲劳性能也具有很大影响。橡胶制品通常是在周期性复杂应力状态下使用的,橡胶材料的疲劳断裂性能往往决定这些制品的疲劳寿命。为了保证橡胶制品使用时的安全性和可靠性,研究橡胶材料疲劳特性及疲劳断裂微观机理具有重要的意义。3国内外研究概况橡胶制品在制造过程中通常要加入大量

4、填充补强剂，补强填剂能改善橡胶的力学性能，如提高拉伸强度，耐磨性，撕裂强度和定伸应力，从而达到提高使用性能，延长使用寿命的作用，主要的补强填料有炭黑，白炭黑，活性钙等。目前,国内外对短纤维增强热塑性树脂基复合材料的研究比较多,但是由于橡胶具有形变大、模量小以及屈服明显等特性,使得对短纤维橡胶基复合材料的性能和理论研究难度比较大。大部分研究集中在对短纤维增强橡胶基复合材料性能的研究上,主要讨论某些因素如纤维含量[1,2,3]、纤维尺寸[4，5,6]、基体[7,8,9]以及纤维的处理[10,11，13]对力学性

5、能的影响,以及颗粒的质量分数对力学性能的影响[12]，还有许多有关复合材料单向双向拉伸时的力学性能研究[14]郑元锁等人曾经对芳纶短纤维增强天然橡胶和氯丁橡胶进行了研究[15],发现芳纶短纤维的劈裂是造成芳纶增强橡胶复合材料性能优异的主要原因。对于直径对热塑性树脂基复合材料性能影响的研究也很少,而研究结果表明直径对热塑性树脂基复合材料断裂强度的影响很小。在汽车方面复合材料的性能研究也要重要的意义。目前，随着汽车工业的飞速发展，人们对汽车轮胎提出了全面高性能化的要求，除轮胎结构上的改进外，轮胎原材料性能的完善

6、一直是研究的热点。新时期，高分子材料的开发，已从大规模合成新的高分子化合物转向采用各种方法对现有高聚物进行改进。短纤维橡胶增强复合材料（SFRC）是一种新型聚合物基复合材料，它将纤维的刚性和橡胶的柔性有机的结合在一起，使材料既保持了橡胶独特的高弹性，又显著提高了橡胶的模量。它赋予了橡胶材料高模量，高硬度，耐切割，耐撕裂，耐刺穿，耐负荷疲劳，低生热，低压缩变形，吸能，抗溶胀和抗蠕变等优良性能，成为实现轮胎橡胶高性能化的主要技术线路之一。短纤维补强橡胶具有许多特性，它主要取决于胶种，纤维的品种，用量，取向长度，

7、长径比以及纤维与胶料的粘合性等。4.研究的基本内容、目标及技术方案4.1研究的目标通过实验测试具有不同填充物尺寸和排列方式的橡胶复合材料在不同加载速率下的力学性能，分析填充物尺寸、排列方式和加载速率对其力学性能的影响，并理论分析其影响机理。4.2研究的基本内容(1)制备合成橡胶及填充橡胶复合材料标准拉伸试件；(2)测试所制备试件在不同加载速率下的力学性能；(3)分析填充物尺度及含量对材料力学性能的影响并解释。4.3技术方案：首先制备纯橡胶材料试件，采用材料试验机测试其在不同加载速率下的力学性能，分析加载速率

8、对其力学性能的影响，建立起与加载速率相关的本构模型。然后采用填充物紧密四方排列和六方排列的方式，制备填充物尺寸为1mm、2mm和3mm的橡胶粘接复合材料,测试其在不同拉伸速率下的变形行为，对比分析填充物尺寸、排列方式和加载速率对其力学性能的影响，并尝试理论分析其影响机理。5.进度安排（1）第1-3周查阅相关资料，了解橡胶复合材料的制备和性能测试方法，完成外文翻译，完成开题报告。（2）第4-6周进行橡胶材料的制备，