橡胶制品的弹性响应性能的预测方法、设计方法以及弹性响应性能预测装置的制作方法.docx

橡胶制品的弹性响应性能的预测方法、设计方法以及弹性响应性能预测装置的制作方法专利名称：橡胶制品的弹性响应性能的预测方法、设计方法以及弹性响应性能预测装置的制作方法技术领域：本发明涉及一种橡胶制品的弹性响应性能的预测方法、设计方法以及弹性响应性能预测装置，特别是涉及一种使用有限元分析法(FEA)来预测橡胶制品的弹性响应性能的方法、使用了该预测方法的橡胶制品的设计方法以及弹性响应性能预测装置背景技术：以下方法是已经经过了数十年的实例:在设计橡胶制品时，使用三维有限元分析法(FEA)来预测其弹性响应性能，应用其分析或者仿真结果使用于该FEA计算中的、使橡胶材料的应力-应变的关系反映到分析中的能量的结构方程式从线性弹性方程式向Mooney-Rivlin方程式过渡，近来，在该能量的结构方程式中导入了大变形区域内的非线性结构方程式另外，近年来，关于这些橡胶材料结构方程式，提出了以下结构方程式:以从基于橡胶的分子链拉伸的分子统计热力学发展出的网格变形理论为基础，能够使用具有物理意义的参数来表示在以轮胎为代表的很多工业用橡胶材料的设计中为重要因素的温度依赖性(日本专利4299735号公报)在此，下面示出该结构方程式的概要。

首先，使用剪切弹性率G和拉伸方向的拉伸比λ来如以下式(I)那样表示橡胶的拉伸应力 [式1]权利要求1.一种弹性响应性能预测方法，预测表示橡胶制品的变形行为的弹性响应性能，在该弹性响应性能预测方法中， 使用表示上述橡胶制品的应变能量的温度和应变依赖性且加入了使用表示拉伸结晶化的参数来表示的交联点之间的统计分子链的链节数的结构方程式，来预测该橡胶制品的弹性响应性能2.根据权利要求1所述的弹性响应性能预测方法，其特征在于， 使用下面示出的式(I)来表示上述交联点之间的统计分子链的链节数n， [式I] η = α.(1-Xc).exp (- ε.β )...(I) 其中，α表示统计链段运动的频率因子，ε表示统计链段运动的活化能，当将R设为气体常数、将Tg设为玻璃化转变温度时，β =l/RTg, Xc表示作为表示上述拉伸结晶化的参数的晶化率，在上述橡胶制品的材料具有拉伸结晶性的情况下，使用下面的式(II)来表示， [式2]3.根据权利要求2所述的弹性响应性能预测方法，其特征在于， 在上述橡胶制品的材料不具有拉伸结晶性的情况下，将上述晶化率Xe设为O4.根据权利要求1 3中的任一项所述的弹性响应性能预测方法，其特征在于， 上述结构方程式为下面示出的式(III)， [式3]ΔΑ = (U1-TS1)+ρ (V1-V0)-(U0-TS0)…(III) 其中，A表示亥姆霍兹自由能，U0表示没有变形的状态下的内能，U1表示变形状态下的内能，P表示压力，V0表示没有变形的状态下的体积，V1表示变形状态下的体积，T表示绝对温度，Stl表示没有变形的状态下的熵，S1表示变形状态下的熵，使用下面示出的式(IV) 式(VI)来表示式(III)的各项， [式4]5.一种弹性响应性能预测方法，预测表示橡胶制品的变形行为的弹性响应性能，在该弹性响应性能预测方法中， 使用表示上述橡胶制品的弹性率的温度和应变依赖性且加入了使用表示拉伸结晶化的参数来表示的交联点之间的统计分子链的链节数的结构方程式，来预测该橡胶制品的弹性响应性能。

6.根据权利要求5所述的弹性响应性能预测方法，其特征在于， 使用下面示出的式(VIII)来表示上述交联点之间的统计分子链的链节数n， [式6]η = α.(1-Xc).exp (-ε.β )...(VIII) 其中，α表示统计链段运动的频率因子，ε表示统计链段运动的活化能，当将R设为气体常数、将Tg设为玻璃化转变温度时，β =l/RTg, Xc表示作为表示上述拉伸结晶化的参数的晶化率，在上述橡胶制品的材料示出拉伸结晶性的情况下，使用下面的式(IX)来表示， [式7]7.根据权利要求6所述的弹性响应性能预测方法，其特征在于， 在上述橡胶制品的材料不具有拉伸结晶性的情况下，将上述晶化率Xe设为O8.根据权利要求5 7中的任一项所述的弹性响应性能预测方法，其特征在于，上述结构方程式为下面示出的式(X)， [式8]9.根据权利要求1 8中的任一项所述的弹性响应性能预测方法，其特征在于， 使用有限元分析法来预测表示上述橡胶制品的变形行为的弹性响应性能10.一种橡胶制品设计方法，使用根据权利要求1 9中的任一项所述的弹性响应性能预测方法来设计橡胶制品11.一种弹性响应性能预测装置，预测表示橡胶制品的变形行为的弹性响应性能，在该弹性响应性能预测装置中， 使用表示上述橡胶制品的应变能量的温度和应变依赖性且加入了使用表示拉伸结晶化的参数来表示的交联点之间的统计分子链的链节数的结构方程式，来预测该橡胶制品的弹性响应性能。

12.一种弹性响应性能预测装置，预测表示橡胶制品的变形行为的弹性响应性能，在该弹性响应性能预测装置中， 使用表示上述橡胶制品的弹性率的温度和应变依赖性且加入了使用表示拉伸结晶化的参数来表示的交联点之间的统计分子链的链节数的结构方程式，来预测该橡胶制品的弹性响 应性能全文摘要在使用有限元分析法来预测表示橡胶制品的变形行为的弹性响应性能的弹性响应性能预测方法中，使用表示橡胶制品的应变能量的温度和应变依赖性且加入了使用表示拉伸结晶化的参数来表示的交联点之间的统计分子链的链节数的结构方程式，来预测橡胶制品的弹性响应性能。