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【6h】

防毒面具面罩装配气密性与牢固度仿真

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目录

1 绪 论

1.1论文研究背景

1.2论文研究目的和意义

1.3论文研究内容和方法

1.4本章小结

2 防毒面具面罩非线性仿真分析的关键技术

2.1非线性基本理论

2.2有限元法的基础理论

2.3防毒面具有限元分析的重要技术

2.4本章小结

3 橡胶罩体材料本构模型的选择和参数确定

3.1橡胶材料常用的本构模型

3.2罩体橡胶力学试验及本构模型的参数确定

3.3本章小结

4 罐接头装配气密性与牢固度仿真

4.1罐接头模型的建立与简化

4.2材料参数的确定

4.3罐接头装配气密性仿真

4.4罐接头装配牢固度仿真

4.5本章小结

5 主通话器装配气密性与牢固度仿真

5.1主通话器模型的建立与简化

5.2材料参数的确定

5.3主通话器装配气密性仿真

5.4主通话器装配牢固度仿真

5.5本章小结

6 眼窗装配气密性与牢固度仿真

6.1眼窗模型的建立与简化

6.2镜片材料的选择与参数的确定

6.3眼窗装配气密性仿真

6.4眼窗装配牢固度仿真

6.5本章小结

7 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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摘要

防毒面具作为一种重要的个人呼吸防护器材,在设计和研究方面受到世界范围内广泛的关注和重视。但是目前我国在防毒面具面的研制过程中,仍然采用先设计再加工,最后实验测试的传统设计方法,大大增加了防毒面具的研制时间和成本。面对这一问题,本文提出了一种新的技术方法,将有限元仿真分析技术(CAE)应用到防毒面具的研制方法中,代替之前的加工与实验测试的过程,从而缩短防毒面具的研制时间,减少设计成本。本文研究的是防毒面具面罩装配气密性与牢固度的问题,采用的研究方法是首先根据各接口的装配过程,对其进行有限元仿真分析,再通过物理实验与有限元仿真分析数据之间做对比,确定该有限元仿真分析方法的正确性。最后对加工中出现的部分结构尺寸的改变再进行有限元仿真分析,确定面具各接口处的密封性与牢固度是否合理。为防毒面具的设计提供技术支持。
  本研究主要内容包括:⑴通过对橡胶类材料本构模型的描述,确定橡胶罩体材料本构模型为Mooney-Rivlin2参数模型。再根据橡胶材料的单轴拉伸试验,得到其应力一应变曲线,通过最小二乘法对实验数据进行拟合,得到M00ney-Rivlin2参数橡胶本构模型的参数值。最后通过Ansys Workbench平台,应用得到的橡胶本构模型参数模拟单轴拉伸实验,通过仿真数据与实验数据对比分析,确定了该本构模型可以准确的反映橡胶材料的力学特性。⑵以橡胶罩体的应力分布为面罩装配气密性的判断标准,根据标准的罐接头、主通话器装配过程,对其接口装配气密性进行有限元仿真分析,得到橡胶罩体的应力分布,通过实验测试数据与仿真数据做比对分析,确定该仿真方法是正确的,再通过改变模型中橡胶罩体的厚度参数,验证了在参数变化后,罐接头、主通话器的装配气密性仍然合格。其次以卡扣连接强度为牢固度判断标准,对罐接头与主通话器的装配牢固度进行有限元仿真,得到合适的卡扣凸台高度为0.9mm-1.1mm。最后对眼窗的装配气密性与牢固度进行有限元仿真分析,发现其局部密封性差,并提出了修改方案,对橡胶罩体进行加厚处理,再进行有限元仿真分析,通过罩体的应力分布,确定该修改方案是正确的,再以螺栓的连接强度为眼窗牢固的判断标准,对标准的眼窗与修改后的眼窗分别进行螺栓连接强度校核,确定眼窗的装配牢固度是合格的。

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