摘要: 随着中国汽车产业的迅速发展，废旧轮胎的处理问题逐渐得到人们的重视。水射流加工技术具有无热变形、清洁、回收效率高等特点，利用水射流回收废旧轮胎可在常温下对轮胎进行高效破碎，得到精细胶粉，过程简单，成本较低，有效避免了传统回收方法中的... 展开 随着中国汽车产业的迅速发展，废旧轮胎的处理问题逐渐得到人们的重视。水射流加工技术具有无热变形、清洁、回收效率高等特点，利用水射流回收废旧轮胎可在常温下对轮胎进行高效破碎，得到精细胶粉，过程简单，成本较低，有效避免了传统回收方法中的污染问题和机械粉碎过程中胶粉的焦化问题，是对传统废旧轮胎回收方法的良好补充。磨料射流具有强大的破坏能力，相较于纯水射流能以较低的压力更快速地实现废旧轮胎的胶粉制备回收工作，不过如果射流参数选择不当会对轮胎中钢丝层造成破坏，既影响回收质量也浪费能源。因此，本文围绕磨料水射流回收废旧轮胎中橡胶粉碎机理以及射流参数对冲蚀效果的影响等问题，开展了如下研究工作： ①推导了以应变不变量表示的应变能函数本构方程，得到了由积分点应变增量计算应力增量的数值算法，使用FORTRAN语言编写了考虑失效的橡胶本构模型子程序，利用VUMAT子程序接口实现了软件的二次开发，并验证了VUMAT子程序的合理性和精确性，解决了软件材料库中橡胶本构模型不考虑失效的问题。 ②建立了磨料颗粒冲蚀橡胶的有限元模型，并根据试验数据验证了该模型的合理性。利用有限元方法和VUMAT子程序单元删除功能，模拟了橡胶材料在磨料颗粒冲蚀作用下不断剥离的过程，研究发现冲击界面处的等效应变值最高，达到设定之后被删除，远离冲击界面的单元等效应变迅速衰减，应力波的破坏作用可忽略不计。 ③研究了磨料颗粒冲蚀橡胶的完整过程，分析了射流压力、射流角度、磨料颗粒粒径、磨料颗粒数量对冲蚀体积的影响规律。研究表明磨料动能是影响侵蚀体积的关键因素，射流压力、磨料粒径、磨料颗粒数量与侵蚀体积呈正比关系；存在最佳入射角85°；粒径小于125μm的磨料颗粒的冲蚀效果可忽略不计。 本文研究结果有助于理解橡胶在磨料颗粒冲击作用下的破碎机理，为磨料射流高效回收废旧轮胎以及确定最佳射流参数提供理论支撑和技术指导。 收起