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简介
金属橡胶(metal瞨ubber，mr)材料是一种均质的弹性多孔物质，经特殊的工艺方法，将一定质量的、拉伸开的、螺旋状态的金属丝有序地排放在冲压或碾压模具中，然后用冷冲压的方法压制成形，再经必要的热处理工艺制备而成。因其具有类似橡胶材料的弹性和阻尼性能，同时保持金属外观，故而得名“金属橡胶”。
本书主要分析介绍了mr多孔材料用不锈钢钢丝的微观组织结构、mr隔振材料中微丝的微动磨损行为与破坏特征、mr材料内不锈钢微丝空间分布规律及其参数化结构模型、基于模型对材料内微丝接触点数及固相体积分数等参量的计算预报、mr材料关键性能与其钢丝材料性能参数及钢丝结构特征参数的定量关系等关键技术。
本书可供从事新材料研究、开发的科研人员、高等院校相关专业师生学习和参考。
目录
第1章 概述1
1.1 金属橡胶材料概述1
1.1.1 金属橡胶材料简介1
1.1.2 金属橡胶材料的制备3
1.1.3 金属橡胶材料的应用5
1.2 国内外对金属橡胶材料的研究现状7
1.2.1 对金属橡胶材料制备工艺的研究9
1.2.2 对金属橡胶材料结构参数与关键性能关系的研究10
1.2.3 金属橡胶材料的建模和仿真研究12
1.2.4 目前存在的问题16
1.3 金属橡胶材料的材料学问题概述18
1.3.1 18-8系奥氏体不锈钢概述18
1.3.2 18-8系奥氏体不锈钢冷变形强化机制19
1.3.3 18-8系不锈钢准微丝结构特点对其疲劳性能的影响20
1.4 不锈钢丝摩擦、磨损现象研究22
1.4.1 摩擦学问题22
1.4.2 磨损问题24
1.4.3 微动问题25
1.4.4 摩擦学白层28
第2章 奥氏体不锈钢丝的制备工艺及微观组织31
2.1 不锈钢丝的制备31
2.1.1 钢丝拉拔时受力分析32
2.1.2 拉拔变形区内金属流动特点32
2.1.3 钢丝变形程度表示及计算34
2.1.4 拉拔条件对钢丝力学性能的影响35
2.1.5 钢丝的热处理37
2.2 试验材料与试验方法38
2.3 钢丝微观组织观察试验结果与分析38
2.3.1 冷拉拔不锈钢丝的显微组织变化38
2.3.2 冷拉拔不锈钢丝的SEM分析38
2.3.3 冷拉拔不锈钢丝的TEM分析40
2.3.4 冷拉拔不锈钢丝的EBSD分析42
2.4 关于金属橡胶用奥氏体不锈钢丝化学成分的讨论44
2.5 本章小结44
第3章 MR材料中微动单元的分析46
3.1 概念引入——“微动单元（FrettingCell）”46
3.2 隔振构件疲劳试验48
3.2.1 试验材料与试验方法48
3.2.2 试验结果与分析50
3.3 试验用不锈钢丝表面激光扫描共焦（LSCM）观察与分析52
3.3.1 试验材料与试验方法53
3.3.2 试验结果与分析53
3.4 FC模拟试验——钢丝对磨试验54
3.4.1 试验材料与试验方法56
3.4.2 试验结果与分析57
3.5 金属橡胶减振构件中钢丝的疲劳断裂分析68
3.5.1 试验材料和试验方法69
3.5.2 试验结果与分析69
3.5.3 钢丝微动疲劳特征分析74
3.6 本章小结74
第4章 MR材料三维结构模型的研究77
4.1 MR材料的典型制备过程78
4.2 基本假设78
4.2.1 均匀性假设78
4.2.2 冲压过程径向拓扑关系不变假设79
4.3 螺旋卷模型建立79
4.4 二维毛坯模型建立80
4.4.1 三种编织二维毛坯的方法描述80
4.4.2 模型参数提取82
4.4.3 模型实例83
4.5 三维毛坯模型的建立84
4.6 三维毛坯冲压模型的建立86
4.7 三维模型的评价88
4.8 MR材料计算机辅助设计（CAD）系统的开发92
4.8.1 开发环境92
4.8.2 数学基础93
4.8.3 螺旋弹簧的创建94
4.8.4 阿基米德螺旋线的创建95
4.8.5 三维构件的建立95
4.9 本章小结96
第5章 基于结构模型的应用98
5.1 现有金属橡胶材料模型的分析98
5.1.1 А.И.Белоусов模型98
5.1.2 接触作用模型101
5.1.3 能量耗散计算模型102
5.2 参数化三维模型对材料几何参数的预报预测103
5.2.1 模型固相体积分数与MR材料的相对密度计算103
5.2.2 模型固相体积分数与构件高度的关系104
5.2.3 模型固相体积分数与MR材料中钢丝直径的关系105
5.3 模型中钢丝接触点数与循环脉动加压滞环变形回线面积的关系107
5.4 刚度特性和本构关系的建模研究112
5.5 过滤性能的建模研究115
5.6 本章小结119
结束语121
参考文献126
1.1 金属橡胶材料概述1
1.1.1 金属橡胶材料简介1
1.1.2 金属橡胶材料的制备3
1.1.3 金属橡胶材料的应用5
1.2 国内外对金属橡胶材料的研究现状7
1.2.1 对金属橡胶材料制备工艺的研究9
1.2.2 对金属橡胶材料结构参数与关键性能关系的研究10
1.2.3 金属橡胶材料的建模和仿真研究12
1.2.4 目前存在的问题16
1.3 金属橡胶材料的材料学问题概述18
1.3.1 18-8系奥氏体不锈钢概述18
1.3.2 18-8系奥氏体不锈钢冷变形强化机制19
1.3.3 18-8系不锈钢准微丝结构特点对其疲劳性能的影响20
1.4 不锈钢丝摩擦、磨损现象研究22
1.4.1 摩擦学问题22
1.4.2 磨损问题24
1.4.3 微动问题25
1.4.4 摩擦学白层28
第2章 奥氏体不锈钢丝的制备工艺及微观组织31
2.1 不锈钢丝的制备31
2.1.1 钢丝拉拔时受力分析32
2.1.2 拉拔变形区内金属流动特点32
2.1.3 钢丝变形程度表示及计算34
2.1.4 拉拔条件对钢丝力学性能的影响35
2.1.5 钢丝的热处理37
2.2 试验材料与试验方法38
2.3 钢丝微观组织观察试验结果与分析38
2.3.1 冷拉拔不锈钢丝的显微组织变化38
2.3.2 冷拉拔不锈钢丝的SEM分析38
2.3.3 冷拉拔不锈钢丝的TEM分析40
2.3.4 冷拉拔不锈钢丝的EBSD分析42
2.4 关于金属橡胶用奥氏体不锈钢丝化学成分的讨论44
2.5 本章小结44
第3章 MR材料中微动单元的分析46
3.1 概念引入——“微动单元（FrettingCell）”46
3.2 隔振构件疲劳试验48
3.2.1 试验材料与试验方法48
3.2.2 试验结果与分析50
3.3 试验用不锈钢丝表面激光扫描共焦（LSCM）观察与分析52
3.3.1 试验材料与试验方法53
3.3.2 试验结果与分析53
3.4 FC模拟试验——钢丝对磨试验54
3.4.1 试验材料与试验方法56
3.4.2 试验结果与分析57
3.5 金属橡胶减振构件中钢丝的疲劳断裂分析68
3.5.1 试验材料和试验方法69
3.5.2 试验结果与分析69
3.5.3 钢丝微动疲劳特征分析74
3.6 本章小结74
第4章 MR材料三维结构模型的研究77
4.1 MR材料的典型制备过程78
4.2 基本假设78
4.2.1 均匀性假设78
4.2.2 冲压过程径向拓扑关系不变假设79
4.3 螺旋卷模型建立79
4.4 二维毛坯模型建立80
4.4.1 三种编织二维毛坯的方法描述80
4.4.2 模型参数提取82
4.4.3 模型实例83
4.5 三维毛坯模型的建立84
4.6 三维毛坯冲压模型的建立86
4.7 三维模型的评价88
4.8 MR材料计算机辅助设计（CAD）系统的开发92
4.8.1 开发环境92
4.8.2 数学基础93
4.8.3 螺旋弹簧的创建94
4.8.4 阿基米德螺旋线的创建95
4.8.5 三维构件的建立95
4.9 本章小结96
第5章 基于结构模型的应用98
5.1 现有金属橡胶材料模型的分析98
5.1.1 А.И.Белоусов模型98
5.1.2 接触作用模型101
5.1.3 能量耗散计算模型102
5.2 参数化三维模型对材料几何参数的预报预测103
5.2.1 模型固相体积分数与MR材料的相对密度计算103
5.2.2 模型固相体积分数与构件高度的关系104
5.2.3 模型固相体积分数与MR材料中钢丝直径的关系105
5.3 模型中钢丝接触点数与循环脉动加压滞环变形回线面积的关系107
5.4 刚度特性和本构关系的建模研究112
5.5 过滤性能的建模研究115
5.6 本章小结119
结束语121
参考文献126
New material:modeling and application of metal-rubber
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