橡胶隔振器高频动态特性的计算方法

该文采用一种由Mooney-Rivlin模型和多个Maxwell模型叠加组成的非线性粘弹性本构模型,用于计算橡胶隔振器的高频动态特性。该文给出了在时域和频域范围内拟合本构模型中粘弹性参数的方法,利用拟合得到的本构模型参数,对某款橡胶悬置跨点动态特性进行计算,并与实验结果进行对比。该文还建立了橡胶隔振器等效力学模型,分析了原点动刚度和跨点动刚度的区别,分析表明:使用跨点动态特性测试法可消除测试中附加惯性力的影响,适用于橡胶隔振器高频动特性的测试;同时,该文搭建了橡胶隔振器有限元模型,分别用于分析其跨点动刚度与原点动刚度,并将分析结果与实验结果进行对比,分析结果验证了有限元模型和力学模型的正确性。除此之外,该文还分析对比了时域（松弛、蠕变）和频域（简谐动态试验）拟合粘弹性参数方法的优缺点。     

橡胶隔振器刚度和阻尼本构关系的试验研究

对橡胶隔振器的动态特性进行了试验研究,利用傅立叶变换分析了采集的试验信号,采用神经网络法拟合了试验曲线,利用曲线重构方法验证了神经网络曲线拟合的可行性。根据神经网络输出的数据,采用最小二乘优化方法对描述橡胶隔振器动态特性的多项式模型进行参数识别,识别结果表明橡胶隔振器的刚度和阻尼与振幅和频率之间呈曲面关系。利用最小二乘曲面拟合方法对刚度和阻尼曲面进行了拟合,得到了描述橡胶隔振器刚度和阻尼的本构关系。     

橡胶隔振器动态特性的本构研究

以FS-2-80橡胶隔振器为研究对象,进行了动态特性的试验研究和本构研究。试验研究得到了隔振器力-位移迟滞曲线。采用M-RT本构模型对隔振器进行了本构行为研究,考虑了频率、动态位移幅值的影响,通过与实验结果的比较分析,表明该模型能较好地描述该隔振器的动态本构行为。基于M-RT模型,分析得到了动刚度、动态阻尼与幅值、频率之间的关系,说明隔振器在低幅值下动态特性具有非线性。     

金属橡胶非线性隔振器试验研究与参数分析

研究了变激励条件下金属橡胶非线性隔振器的参数变化。以某型隔振器为研究对象,对其进行了静态试验及不同正弦激励条件下动态试验。借助双折线泛函本构关系的本构模型,利用粒子群优化算法对不同激励条件下的隔振器模型参数进行了识别,通过识别参数的对比得到了隔振器各参数在不同激励情况下的变化趋势。结果显示对金属橡胶非线性隔振系统进行动力学分析时,必须首先对实际工况下隔振器进行动态试验。再通过参数识别获取隔振器准确的数学模型,才能对金属橡胶隔振系统进行准确的动力学分析。为金属橡胶隔振系统的动力学分析提供了一般方法。     

橡胶隔振器非线性动力学模型理论与实验研究

基于静态压缩实验、广义胡克定律和应变能密度推导了描述橡胶超弹性的本构关系,进而获得了橡胶隔振器静态刚度模型;在此基础上,提出基于动态激振实验的动态刚度模型,该模型由橡胶隔振器静态刚度、位移系数和频率系数组成。在此基础上,对单自由度质量-隔振器系统进行数值仿真和实验测试,二者获得的系统的固有频率基本吻合,验证了所提出的橡胶隔振器动力学模型的正确性。研究结果为获得橡胶隔振器静、动态刚度模型提供了简洁、实用的思路,并为研究含有隔振器的动力系统的动力学特性提供了理论基础。     

基于橡胶刚度频散的隔振器阻抗研究

根据橡胶动模量和刚度的实验结果,拟合出隔振器刚度随频率的变化关系式,并通过隔振器的动、静刚度确定其待定系数。在传统四端参数法的计算中计入了刚度的频散效应,以提高橡胶隔振器阻抗计算的准确性。同时设计了一种基于纯加速度测量的阻抗测试方法并对两型隔振器进行了阻抗测试,由实测数据与不同刚度假设下的计算结果比较可见:计入刚度频散效应后的隔振器阻抗计算更精确,而基于加速度测量的阻抗测试是可行的。     

橡胶隔振器大变形有限元分析

以橡胶隔振器为研究对象,基于超弹性本构模型,对拉伸、压缩、剪切状态下分别进行有限元计算,探讨橡胶等不可压缩材料大变形有限元建模技术;重点研究橡胶结构不同受载方式下变形模式及有限元分析所需要的材料试验数据。经与试验结果对比分析,得到隔振器三种状态下,填充超弹本构模型最优的材料数据类型,为橡胶结构件的数值模拟提供有益参考。     

单轴拉伸状态下橡胶隔振器的疲劳寿命预测研究

针对橡胶隔振器疲劳寿命预测问题,基于哑铃型橡胶材料试片的疲劳寿命试验数据,建立橡胶隔振器的疲劳寿命预测模型,进而提出橡胶隔振器疲劳寿命预测的研究方案。设计了一哑铃型橡胶试片进行拉伸疲劳试验,实测其疲劳寿命数据并以最小二乘法拟合了该试片疲劳寿命的幂函数预测模型。再通过有限元方法计算了橡胶隔振器的三种常见的疲劳寿命评价参数：对数主应变、柯西主应力和应变能密度,最后将橡胶隔振器的疲劳寿命预测值与实测值进行比对。结果发现：当疲劳失效标准静为刚度降级25%时,三种疲劳寿命评价参数均能较好地拟合成幂函数疲劳寿命预测模型,对数主应变的预测值较为接近实测值、应变能密度参数的预测值约为实测值2倍左右、柯西主应力预测寿命的可靠性验证系数均接近5,且三种疲劳损伤评价参数的疲劳寿命拟合曲线形状均较为相似。     

考虑刚度非线性的某橡胶隔振试件随机振动试验仿真研究

通过建立振动台、夹具和橡胶隔振试件整体有限元模型,对橡胶隔振试件振动台随机振动试验进行了仿真研究。仿真过程发现薄壳结构和橡胶隔振器在几百赫兹以上中高频段响应存在严重的衰减现象。通过研究发现动刚度在中高频段的非线性特性是影响响应衰减的主要因素。结合真实试验结果,对薄壳结构和橡胶隔振器的中高频动刚度进行了修正,修正结果表明薄壳结构和橡胶隔振器动刚度随频率增加而增大,获得了其动刚度随频率的变化趋势曲线。修正后的仿真结果整个频段内与实验结果基本一致,解决了仿真过程中高频段响应衰减问题。     

某橡胶隔振器动静态性能计算及试验研究

针对某型橡胶隔振器中橡胶材料复杂的力学特性,研究了橡胶材料的双参本构模型,进行参数拟合.并利用有限元软件建立了隔振器的动静态性能计算模型,通过试验对计算模型进行验证.结果表明,隔振器的静变形和固有频率计算值与测试结果高度吻合,相对误差小于10％,证明了该模型计算精度高,为不同领域用非金属材料隔振器的设计奠定了基础.     

排气系统吊耳动静态特性分析及结构优化

吊耳是汽车排气系统的隔振关键部件,其动静态特性直接影响隔振性能。用非线性有限元数值计算方法研究一种典型吊耳动静态特性,首先建立吊耳有限元模型,选择合适本构模型,模拟吊耳的动静态特性并计算吊耳三向静刚度,再用不同频率正弦信号激励吊耳,模拟其动态特性并用互功率谱的方法计算动刚度和阻尼角;最后运用正交试验方法对吊耳进行结构优化,找出对吊耳动静态特性影响最大结构参数并得到优化方案,使得吊耳动静态特性满足要求,提高隔振性能。     

温度对橡胶隔振器力学性能的影响

在隔振器的设计选用中,有必要考虑温度对分动箱隔振器的力学性能影响。开发一套安装橡胶隔振器的试验夹具,把夹具和隔振器都安装在带有温控箱的疲劳试验机上,直接测试隔振器在不同温度下的力学性能。开展3个环境温度下的试验,研究环境温度和橡胶垫振动中的温升对隔振器的动刚度和阻尼系数的影响。结果表明温度对隔振器力学性能有较大影响,温度的升高,分动箱隔振器的动刚度和阻尼系数逐渐减小。该方法可广泛应用于测试不同温度下各类橡胶隔振器的力学性能。     

A method for modelling of fatigue life for rubbers and rubber isolators

A method for modelling fatigue life of rubbers and rubber isolators is presented in this paper. Firstly, a fatigue experiment is carried out for a rubber dumbbell cylindrical specimen and a rubber isolator. Based on the finite element analysis, the damage parameters including the strain energy density, the maximum principal Green–Lagrange strain and the effective stress are calculated and discussed. Secondly, three fatigue life prediction models are established by using the three damage parameters and using the relation between the measured fatigue life of a dumbbell cylindrical specimen and the computed value of the damage parameters. Thirdly, three proposed prediction models are used to investigate which one can be best used to predicting fatigue life of rubber isolators, taking a typical powertrain rubber isolator as studying example. The fatigue lives of the rubber isolator predicted by the three models are compared with the experimental life. The results demonstrate that the predicted fatigue lives of the rubber isolator using the three fatigue models agree well with the experimental fatigue life within a factor of four, and the model using the effective stress as the damage parameter can predict the fatigue life within a factor of two, which has the best accuracy among the three models.     

非线性橡胶隔振器的冲击响应特性研究

为了研究非线性橡胶隔振器的冲击响应特性,考虑到阻尼非线性特性的影响,建立一个8参数的非线性响应力参数模型,由此描述橡胶隔振器的冲击响应力与位移的迟滞回线特性。选择某型渐硬型橡胶隔振器为研究对象,采用跌落式冲击实验方案获得不同工况下的橡胶隔振器冲击响应,以及不同冲击速度、冲击脉宽下的冲击刚度变化规律。通过最优参数的拟合,结果表明实测响应与模型预测值已基本相近。     

采用粘弹性分数导数模型的橡胶隔振器动态特性的建模及应用

橡胶隔振器的动态特性与激振振幅及激振频率相关。给出一个可以表征橡胶隔振器动态特性与激振振幅及激振频率相关性的模型,其中,用摩擦力模型表征其动态特性与振幅的相关性,用分数导数粘弹性模型表征其动态特性与频率的相关性。计算分析了所建立的模型与目前广泛采用的两种描述橡胶隔振器动态特性模型(基于Maxwell的模型和粘性阻尼模型)在表征其与激振振幅及激振频率的相关性;使用分数导数和Kelvin-Voigt模型时,计算分析了一个含有橡胶隔振器的单自由度振动系统的自由振动和阶跃激励的时域响应。计算结果表明:采用分数导数模型能更加准确地描述橡胶隔振器的动态特性,建立的模型可以用于含有橡胶隔振器的振动系统的动态特性分析。     

在弹性体有限元的M－R模型中材料参数的逆向推算

确定橡胶隔振器材料模型的传统方法是利用标准试件,在一系列的测试之后才能得到材料模型的参数。在标准试件无法获得的情况下,反推出材料模型参数具有重要的工程应用价值。基于Mooney-Revlin模型的两个参数C1、C2与硬度之间的关系,以及C1、C2对橡胶隔振器静特性的影响,采用一种简单实用、精度较高的橡胶材料2参数Mooney-Revlin模型反推的方法。利用ANSYS和MATLAB的联合仿真计算,首先设C2 /C1 = 0,在小位移下反推出橡胶材料的硬度,然后在较大的位移范围内得到C2 / C1的值,反求出橡胶隔振器的材料属性。为验证该方法的准确性,建立某型橡胶隔振器的有限元模型,以测试得到的静压缩特性为参考依据,进行数值计算,验证该反推方法的准确性。