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压延工艺中橡胶带有限元分析法的工业应用

时间:2012-6-13 21:50:36 访问量:894

运输带压延生产线是橡胶加工行业中的关键设备,它对后续加工过程极为重要,在对压延生产线诸多要求中,重复再现性和极其严格的公差占据主导地位,恒定的高质量成品只有在下列条件下才能得以保证:完整全面的电子监控,采用数字控制器和启动器的信号处理,以及把各种不同的卷材处理系统综合成单一的卷材控制,橡胶运输带厂家在导向及控制方向提供了用途广泛的不同系统;

在压延过程中,影响压延制品厚度的因素很多,且这些因素具有很大程度的不确定性,大多数压延机至今仍然沿用着依靠操作者对机械设备、制品性能的熟悉程度,采取经验操作法对压延制品厚度进行控制,控制与传统控制方法相比具有很多优点,尤其适合于难以建立精确数学模型和控制模型的工业过程,模糊控制器是按一定的语言控制规则进行工作的,而这些控制规则是建立在手动控制策略的基础上,过程的模糊控制是应用计算机技术来实现,它具有很大的通用性,可适用于多种不同的被控过程,如橡胶带制品制造加工过程中的压延、挤出过程中的质量、形状和长度的多变量的优化控制,旋转状态时的形状和内部应力应变进行分析,从中选出符合要求的初选方案,进而对负荷下滚动时的应力应变和接地状态进行模拟分析和最后确定。计算机在轮胎设计中的应用使轮胎设计摆脱了经验设计的束缚,走上了定量设计的发展阶段,有限元分析法是一种比较新颖和有效的数值方法,有限元法是将要分析的物体分成若干个有限单元,以能量原理为基础进行分析的一种方法,它与一般的理论不同,其优点在于它可以通过增加单元分割数,真实地模拟被分析物体,另外,还可在单元之间变化所用的材料特性,可应用于许多工程领域;

从有限元法的橡胶输送带单元形式来看,早期采用的是三角形常应变单元和薄壳单元等,目前广泛采用的是等参元,一般选用八节点以外的六面体进行模拟分析,多节点等参元的采用大大提高了有限元法计算的精度,有限元法是采用有限元法来分析结构中的力学问题,最初只研究轮胎受充气和自由旋转离心力等对称负荷作用下的应力一应变场,随后进一步研究了轮胎受静态集中负荷下的接触问题,并逐步深入研究动态非对称负荷下的应力一应变分析,有限元分析是配方设计的基础,试验方案的好坏关系到试验设计是否合理,并最终影响到试验结果的可靠性,理想的试验方案应当以尽可能少的试验次数反映尽可能多的信息,即:试验点在试验空间的分布要合理,既有一定的均匀性,又便于结果的分析与模型的建立,在试验设计过程中应以专业知识为基础,确定主要影响因素及其用量范围,并合理灵活地选择试验方法;

数学建模是配方设计的关键,橡胶带厂家配方试验的最终目的是为了达到制品性能工艺可行性和经济效益的综合平衡,而数学模型则是描述配方因子与性能指标间关系的重要手段,为取得满意的试验效果应采用简化的模型结构并提高精度,不仅要准确反映配方组分与性能之间的关系,将误差与因子的影响分开,同时应使配方易于优选;通过适当的算法,在整个试验范围内获得最佳配方,近年来,一些新理论、新方法的出现以及计算机的普及,各个部门均开发适合各自专业或行业的计算机辅助软件,新出现的决策支持系统既具有信息管理系统的功能,又具有模型辅助分析的功能,它是现代橡胶配方优化设计的理想模型,利用这一概念模型,同时充分利用计算机辅助设计技术,可最终实现配方设计的人工智能化。

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