船用熱交換器效能的分析 墊片壓縮回彈性能試驗 1、試驗裝置與試件 試驗加載系統為MTS-2.5噸材料性能試驗機所示。試件是從整張傳熱板片中切割出一部分帶有梯形墊片槽的矩形板片，板片材質為316L所示。墊片材料為三元乙丙橡膠，硬度為邵氏80，墊片橫截面為菱型，主要結構尺寸。 2、試驗內容 試驗包含兩部分： （1）常溫下，墊片簡單壓縮回彈。將橫截面為菱形的密封墊片水平放置在剛性平板上，通過固定在試驗機上、下夾具上的鋼圓柱（7mm）施加壓縮載荷，測試在不同載荷下墊片的位移大小。加載速率參考設備的實際裝配、操作條件，控制壓縮速率0.018mm/s，回彈速率0.007mm/s.此試驗以下稱簡單壓縮回彈； （2）在梯型密封槽約束作用下的墊片壓縮回彈。 將橫截面為菱形的墊片嵌入矩形板片的梯形槽中，通過固定在上、下夾具的鋼圓柱施加載荷。其他加載條件與前部分的試驗相同。此試驗以下稱約束壓縮回彈。 試驗結果分析 1、簡單壓縮 假設板式換熱器橡膠墊片屬于超彈性材料，3個主方向的厚度與壓縮前墊片的初始厚度之比，也稱為壓縮比。綜合式（1）、（2）得：S=2WC=2[（WI1 I1WI2）I-WI2C I3WI3C-1]（4）利用真實應力與S之間的關系，得到墊片在變形后的真實應力表達式：=-pI 2[WI1B-WI2B-1]（5）主應力分量為：i=-p 2[WI12i-WI2-2i]（i=1，2，3）（6）式（5）中，B是左柯西-格林應變張量（leftCauchy-Greenstraintensor），-pI代表流體靜壓力張量，I為二階單位張量。為真實應力張量。 簡單壓縮時，墊片表面只在一個方向有真實壓應力1，又因為橡膠材料具有不可壓縮性，設1=，則有：2=3=1，則式（6）可簡化為：1=2（2-1）（WI1 WI21）（7）工程實際中，可拆卸板式換熱器墊片的預緊壓縮量一般為墊片初始厚度的1535，壓縮變形過程中，墊片瞬時受力面積要大于初始受力面積。分別以瞬時受力面積和初始受力面積為基準的真實壓應力1與名義壓應力e關系為：1=e在Mooney-Rivlin模型中應變能密度函數為：W=C10（I1-3） C01（I2-3）（8）將式（8）代入式（7）得：1=2（2-1）（C10 C011）（9）在Yeoh模型[10]中應變能密度函數為：W=C10（I1-3） C20（I1-3）2 C30（I1-3）3（10）將式（10）代入式（7）有：1=2（2-1）[C10 2C20（2 2-3） 3C30（2 2-3）2]（11）利用最小二乘法可確定式（9）、（11）中的材料常數值C10，C01，C20，C30，得到的兩模型擬合應力值如所示。 當壓縮比大于0.75時，Mooney-Rivlin模型、Yeoh模型預測sp誤差值都小于5.示出了墊片簡單壓縮時的真實應力測試值以及利用模型擬合的曲線。Yeoh模型擬合曲線與試驗數據變化趨勢接近一致。
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