【摘 要】
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橡胶-钢复合结构材料目前广泛应用于工业生产和日常生活中,如轮胎、发动机悬置、隔震材料、密封、医疗设备等零件的减震降噪等。橡胶与钢的硫化粘结,可以使复合材料结合橡胶的高弹性与钢的高强度特性,使之具有减振、耐磨、高强度和耐久性等优点。海洋钢制悬链线立管（SCR）立管的柔性接头中的弹性体是橡胶-钢的一种复合结构,是接头的主要承力构件,可防止接头的过度弯曲,提高接头的弯曲刚度。本文通过试验研究柔性接头弹性
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橡胶-钢复合结构材料目前广泛应用于工业生产和日常生活中,如轮胎、发动机悬置、隔震材料、密封、医疗设备等零件的减震降噪等。橡胶与钢的硫化粘结,可以使复合材料结合橡胶的高弹性与钢的高强度特性,使之具有减振、耐磨、高强度和耐久性等优点。海洋钢制悬链线立管（SCR）立管的柔性接头中的弹性体是橡胶-钢的一种复合结构,是接头的主要承力构件,可防止接头的过度弯曲,提高接头的弯曲刚度。本文通过试验研究柔性接头弹性体中橡胶-钢界面相的力学性能,并对不同配比下的界面相本构关系进行了参数拟合,在考虑橡胶-钢界面相的基础上研究SCR立管柔性接头弹性体的疲劳寿命。主要完成的工作包括:（1）将不同比例的丁腈橡胶粉和45#钢粉进行硫化,得到界面相复合材料。通过对界面相的单轴拉伸试验,得到其应力-应变曲线。对比分析界面相复合材料的应力-应变曲线发现,试样的试验曲线在形变初始阶段,应力与应变的比值由高变低;同时对比邵尔硬度测试结果表明,45#钢粉含量越多其硬度越大,拉伸强度和拉断伸长率越低。（2）通过拟合单轴拉伸试验应力-应变曲线,建立本构模型,对现有的整数阶和分数阶超弹性本构模型进行了系统分析研究,详细推导了各项指标的表达式,对比分析它们的应用精度,推导了广义表达形式和数值求解方程。通过数据拟合结果显示,基于Yeoh模型建立的本构模型与丁腈橡胶-45#钢粉超微粉复合界面材料的试验数据的吻合度最高。（3）通过ABAQUS有限元软件,导入界面相超弹性本构模型,分析SCR深水立管柔性接头弹性体构件的受力情况,在此基础上通过Fe-Safe软件,分别模拟了不同橡胶粉和钢粉配比情况下界面相单元的弹性体疲劳寿命,以及无界面相弹性体构件疲劳寿命,对比模拟结果后得出,界面相极大影响着弹性体构件的疲劳寿命,且钢粉含量越高的弹性体疲劳寿命越小。
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