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《張緊器橡膠材料非穩(wěn)態(tài)靜摩擦特性研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中圖分類號：TH117單位代碼：11414學(xué)號：2014314005題目張緊器橡膠材料非穩(wěn)態(tài)靜摩擦特性研究學(xué)科專業(yè)機(jī)械工程研究方向機(jī)械設(shè)計(jì)方法及理論博士生周永杰指導(dǎo)教師王德國教授二〇一七年六月TheUnsteadyStaticFrictionalBehaviorsofTensionerRubberMaterialDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,BeijinginpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngin
2、eeringByZhouYong-Jie（MechanicalEngineering）DissertationSupervisorProf.WangDe-GuoJune,2017摘要摘要在海水鋪管中，張緊器鋪管作為一種標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)模式，得到廣泛應(yīng)用。通過張緊器上橡膠墊塊與管壁受壓接觸，接觸面提供的靜摩擦力來平衡管線自重，確保管線勻速下放入水中。保持張緊器上橡膠墊塊與管壁間的靜摩擦接觸特性相對穩(wěn)定對張緊器安全地鋪設(shè)管線具有重要的影響。因此有必要展開對張緊器橡膠材料的靜摩擦接觸特性研究。本文依據(jù)張緊器真實(shí)鋪管工況條件，劃分環(huán)境條件，法向載荷、切向載荷作為影響
3、接觸系統(tǒng)靜摩擦接觸行為的不同因素，設(shè)計(jì)一系列橡膠材料靜摩擦接觸試驗(yàn)，探究各個(gè)因素的作用機(jī)理，主要研究成果如下：（1）分析了三種典型張緊器鋪管的工作環(huán)境，即干燥環(huán)境、海水介質(zhì)存在環(huán)境以及薄冰介質(zhì)存在環(huán)境。其中干燥環(huán)境是張緊器鋪管作業(yè)應(yīng)具備的基本的環(huán)境。將海水介質(zhì)存在環(huán)境條件細(xì)分為中央潤滑條件、接觸區(qū)前端潤滑條件以及接觸區(qū)后端潤滑條件三種典型情況。將薄冰介質(zhì)存在環(huán)境條件劃分為薄冰層完全覆蓋接觸區(qū)、冰珠位于接觸區(qū)前端、冰珠位于接觸區(qū)前部以及冰珠位于接觸區(qū)后部四種典型模式。此外，對張緊器鋪管過程中橡膠-管壁接觸系統(tǒng)的載荷條件進(jìn)行分析，建立了張緊器橡膠材料與管
4、壁間的靜摩擦接觸模型。（2）自行研制了張緊器橡膠材料靜摩擦接觸試驗(yàn)裝置，自行制備了三種不同交聯(lián)體系的橡膠試樣。試驗(yàn)裝置能夠模擬張緊器管道鋪設(shè)初期階段，張緊器夾緊管段，將管段以一定的鋪設(shè)速度下放入水的過程。（3）進(jìn)行了三種橡膠材料在干燥環(huán)境下的靜摩擦接觸試驗(yàn)研究，選擇法向載荷、切向載荷增長率作為試驗(yàn)參數(shù)變量，重點(diǎn)考察了載荷條件對是橡膠材料靜摩擦特性的影響，結(jié)果顯示法向載荷是接觸系統(tǒng)的首要決定因素。通過對接觸區(qū)演化過程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了兩種橡膠材料黏彈性變形典型形式-空穴現(xiàn)象和蠕變變形。兩種現(xiàn)象對最大靜摩擦力的作用效果相反，空穴現(xiàn)象提升最大靜摩擦力水平，蠕
5、變變形加速接觸面分離，且它們有各自的活躍區(qū)間。探討了接觸系統(tǒng)靜摩擦系數(shù)不穩(wěn)定性，指出其隨法向載荷變化的規(guī)律和機(jī)理。（4）進(jìn)行了不同橡膠材料在不同海水介質(zhì)存在條件下的靜摩擦接觸試驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，三種海水介質(zhì)存在條件對接觸系統(tǒng)有明顯的減摩作用，最大靜摩擦力下降程度在5%-35%之間。三種海水介質(zhì)存在條件的潤滑效率從高到低排序?yàn)椋褐醒霛櫥竞蠖藵櫥厩岸藵櫥?。三種潤滑條件的機(jī)理各不相同，主要是由海水潤滑介質(zhì)層的位置不同引起的。（5）進(jìn)行了不同橡膠材料在不同環(huán)境溫度下，不同薄冰介質(zhì)存在條件下的-II-摘要靜摩擦試驗(yàn)研究。薄冰介質(zhì)對接觸系統(tǒng)的減摩效果超過海水
6、介質(zhì)存在的情況。減摩效果從高到低排序?yàn)椋罕”鶎油耆采w接觸區(qū)＞冰珠位于接觸區(qū)后部＞冰珠位于接觸區(qū)前部＞冰珠位于接觸區(qū)前端。產(chǎn)生這一差異的主要原因是橡膠表面與薄冰間的接觸位置和接觸范圍各不相同，導(dǎo)致薄冰所能發(fā)揮的減摩比例不同。同時(shí)，環(huán)境溫度對接觸系統(tǒng)的最大靜摩擦力水平影響明顯。關(guān)鍵詞：張緊器；橡膠；靜摩擦接觸；黏彈性-III-ABSTRACTTheUnsteadyStaticFrictionalBehaviorsofTensionerRubberMaterialABSTRACTPipelayingbytensionerisacommonstandard
7、industrialprocessforsubseapipelineinstallation.Thedeadweightofpipelineissustainedbystaticfrictionwhichisgeneratedbycontactbetweenrubberblocksoftensionerandpipeoutwall.Sothatthepipelinecanbelayingdownintoseawaterwithconstantspeed.Thestaticfrictionalpropertyofrubber-pipecontactsy
8、stemisofgreatimportanceforsafetyoftensioner.Therefore,
