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题目:新型硅橡胶材料的老化特性及寿命评估研究

关键词:加速老化,寿命评估,松弛,蠕变,硅橡胶,人工神经网络

  摘要

随着航天、航空事业的发展,对橡胶制件的贮存与使用的可靠性提出了更高的要求,而探索橡胶材料的老化变化规律和机理,寻求贮存和使用寿命的推算新方法是目前该领域研究的重要课题。本课题研究的两种新型硅橡胶材料是航天领域某关键密封与阻尼部件上所采用的材料,它对环境的适应性及储存寿命能否满足总体设计的要求,均关系到整个型号的可靠性和安全性,因此对该两种新型硅橡胶的老化性能和规律进行研究和评价具有非常重要的现实意义。第一章,绪论。概述了硅橡胶阻尼及密封件的老化影响因素及国内外橡胶材料老化的研究进展。在总结前人研究的基础上,提出了本论文的研究思路和研究内容。第二章,实验材料及实验方法。第三章,从理论和手段两个层面上对老化预测模型进行了创新:一方面,引入了粘度-时间函数推导得出了修正了的唯象Vigot及Maxwell模型;另一方面,根据橡胶老化的特点,建立起了人工神经网络为基础的计算机仿真模拟模型。第四章,研究了热氧老化环境下ZN-21硅橡胶在蠕变状态下的力学性能的变化规律及交联结构变化。结合FTIR和DMA等现代测试手段,对老化前后的橡胶性能进行了对比研究并对老化机理进行了初步探讨。并求得了相应临界条件下的储存寿命:ZN-21胶压缩承载下临界失效值为8%时的装配贮存寿命为17.1a(粘度修正Vigot模型)、18.3a(BP人工神经网络);第五章,研究了热氧老化和湿热老化环境下6103胶在松弛状态下的力学性能的变化规律及交联结构变化。结合FTIR和DMA等现代测试手段,对老化前后的橡胶性能进行了对比研究并对老化机理进行了初步探讨。并求得了相应临界条件下的储存寿命:6103胶100%应变装配下临界失效值为50%的装配贮存寿命为16.0a(粘度修正Maxwell模型)、18.7a(BP人工神经网络)。