橡胶隔振器系列化设计方法研究

推导了橡胶隔振器静刚度与结构参数、材料硬度的关系式，结合有限元分析技术，提出橡胶隔振器的系列化设计方法并给出应用实例。该设计方法用以指导如何有效地调整各设计参数，实现橡胶隔振器系列化产品的快速开发。     

一类准零刚度橡胶隔振器研究

设计具有准零刚度特性的碟形橡胶隔振器,分别从模型试验和数值模拟两方面对该系统的刚度特性进行研究。试验包括:利用邵氏硬度为60的天然橡胶制作隔振器和标准拉伸试件,通过单轴试验得到橡胶材料参数;采用静压试验分析隔振器的刚度特性并进行刚度补偿,有效拓宽低刚度区域;构造一个单自由度系统并进行振动试验,比较底直径、厚度、倾角对橡胶隔振器固有频率的影响,指出单个隔振器有效隔振的工作条件。通过刚度补偿解决单个橡胶隔振器失稳的问题,提高承载力并降低系统的固有频率达50%,有效拓宽隔振区间。数值模拟包括:模拟静刚度,即通过位移加载模拟出与实验比较接近的结果,证明有限元建模的有效性;同时验证有关文献中简化公式的有效性,可将其用于前期设计。     

橡胶隔振器冲击刚度特性试验研究

为了对橡胶隔振器的冲击刚度进行试验分析，设计了一套利用轻气炮加载技术进行橡胶隔振器冲击刚度研究的试验装置，获得了隔振器刚度随冲击脉冲宽度和强度的变化规律，并对不同规格的BE型隔振器冲击刚度特性进行了对比，为其工程应用提供了依据。     

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。     

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。     

基于正负刚度并联永磁隔振器的隔振性能分析及实验验证

针对超精密领域小负载隔振的新需求,基于正负刚度并联原理,采用永磁弹簧和橡胶带相结合的方法,永磁弹簧提供正刚度,橡胶带提供负刚度,提出了一种正负刚度并联永磁隔振器的新构型。为了研究该隔振器的隔振性能,通过实验与理论相结合的方法,建立了橡胶带拉力和刚度的数学模型,验证了橡胶带拉力解析模型的有效性;建立了正负刚度并联永磁隔振器的动力学方程,分析了该隔振器的隔振性能;搭建了永磁弹簧和正负刚度并联永磁隔振器实验台,分别进行隔振性能测试。实验结果表明该隔振器隔振性能的理论计算和实验测试的结果比较吻合,且具有良好的隔振性能;该隔振器最大特点在于其最大承载能力时,刚度最低,固有频率最低,低频隔振性能最好。     

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。     

环境因素对船用橡胶隔振器寿命期内静动态性能影响研究

在船用橡胶隔振器使用寿命周期内,环境条件(紫外线、臭氧与热老化)对其动态性能的影响作用不容忽视,以船用BX型橡胶隔振器为研究对象,采用强化疲劳试验的方法模拟船用隔振器的寿命周期,研究在隔振器寿命周期内紫外线、臭氧与热老化3种环境因素对隔振器静刚度、动刚度以及机械阻抗特性的影响,通过分析得出:在船用寿命周期内,在环境因素作用下隔振器静刚度一般会减小,而动刚度变化情况不一致,并且其变化情况与橡胶配方存在一定关系;隔振器经过环境因素作用后,其静刚度与动刚度若没有明显变化,则其机械阻抗与声学性能也相应没有发生明显变化。该结论在现实工程中具有一定的参考意义。     

橡胶钢丝绳隔振器冲击特性试验研究

冲击刚度及阻尼是隔振器的重要参数,对隔振系统设计起重要作用。采用落锤式冲击方法对橡胶钢丝绳隔振器的冲击刚度及阻尼进行测试。将负载质量的加速度时间曲线转化为隔振器的迟滞回线以求解其冲击刚度及等效阻尼,并用多项式对冲击刚度进行拟合。不同工况下的数据结果表明:橡胶钢丝绳隔振器的弹性恢复力与隔振器的变形在小变形情况下基本呈线性关系,且随着冲击位移的增大而呈三次函数关系;整个冲击过程的等效冲击刚度正比于冲击过程的初始冲量;但其阻尼系数随最大变形量先增大后减小。上述结论对橡胶钢丝绳隔振器的工程选型及应用具有指导作用。     

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。     

橡胶隔振器设计开发研究

提出以有限元方法为基础的橡胶隔振器设计开发流程,并以某船用柴油机隔振器为对象,详细阐述了开发设计过程。介绍橡胶有限元的基本理论,通过有限元计算分析该橡胶隔振器的结构,预估橡胶材料的硬度,并根据设计目标对其结构进行一定的修改。通过加工试制及试验测试,所得结果与有限元计算结果吻合较好。     

船舶推力轴承纵向橡胶减振器设计

介绍设计一种嵌入式船舶推力轴承纵向橡胶减振器,以隔离由于螺旋桨脉动推力激励而引起的船舶轴系纵向振动。首先,建立减振系统的动力学简化模型,通过计算分析对减振块刚度参数进行优化设计;其次,根据刚度优化结果和相关经验公式对橡胶减振块的外形尺寸进行设计;最后对减振块的强度特性进行校核分析。结果表明所设计的减振器满足强度指标要求;在此基础上,提出橡胶减振块在推力轴承上的具体布置形式、开槽及装配固定方案,为船舶推力轴承纵向减振器的设计计算提供参考。     

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。     

一种新型双腔隔振器动力学特性仿真与试验研究

双腔液固混合介质(SALi M)隔振器是一种适用于低频重载隔振的新型隔振器,它由主腔室、附加腔室、连通管道以及油液和波纹管弹性单元体组成的液固混合介质构成。根据连通管道中流体运动的动量方程建立隔振器非线性动力学模型,将非线性流体阻尼线性化,得出系统的等效刚度和阻尼表达式。理论分析和仿真结果表明,系统的等效刚度和阻尼具有复杂变化特性。连通管道内部油液流动受到流体阻尼力、管道内部液柱惯性力的综合影响,系统等效刚度可能会出现渐软、渐硬、振荡等复杂特性。运用MTS试验机测试隔振器在简谐位移激励下的刚度和阻尼特性,并搭建隔振试验系统。试验结果较好地验证了理论分析和仿真计算所得结论,为下一步的工程设计奠定了基础。     

Einfluss einer praxisüblichen Härtetoleranz auf die thermo-mechanischen und schwingungsisolierenden Eigenschaften eines Acrylnitril-Butadien-Elastomers

The Shore hardness is still used as a characteristic property for elastomers. Rubber compounds with a hardness of 60 Shore A are often used for vibration insulation elements. The hardness of pneumatic seals lies in the range of 80 Shore A, and for hydraulics it is around 95 Shore A. The hardness of a rubber compound is fine-tuned by the filler content. With increasing filler content, usually carbon black, the hardness and thus the stiffness of the rubber compound increases. Industrial rubber manufacturers often accept a tolerance within ±3 Shore A. This value practically seems low and is therefore often accepted by the end-users. The effect of this tolerance on the application properties is investigated on the example of an acrylonitrile-butadiene rubber compound with a Shore hardness of 60 Shore A and samples with hardness of plus and minus 3 Shore A. Results of tensile tests and dynamic mechanical thermal analysis show that even such small deviation from the nominal value has a significant influence on material stiffness and damping performance over the entire application temperature range. Vibration tests by means of a shaker up to 700 Hz also prove a large variation in vibration transmission behaviour of a vibration de-coupler due to the rubber compound tolerance.     

松弛型阻尼隔振模型的动刚度试验研究

针对松弛型阻尼隔振模型,从动刚度角度分析其与传统隔振模型的区别。通过求解松弛型阻尼隔振模型的传递率,说明系统最优传递率和动刚度的联系。使用波纹管提供刚度及密封,采用小孔阻尼结构形式,设计松弛型阻尼隔振器并对系统的阻尼系数求解。对所设计的松弛型阻尼隔振器进行了动刚度的测试,实验结果和理论预测吻合较好。研究对松弛型阻尼隔振器的优化设计具有很强的指导作用。     

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。     

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.     

金属橡胶减振器在机载光电吊舱复合减振系统中的应用

为减小载机角振动对光电吊舱成像质量的影响,应用金属橡胶作为隔振元件研制出两种能限制一定自由度的小型金属橡胶减振器,分别嵌入光电吊舱内、外框架减振系统中设计了两级减振系统,从原理上实现了3个方向无角位移隔振。依据振动理论获取了两种减振器轴向、径向刚度和阻尼比等参数并采取特殊工艺制备了金属橡胶减振器。应用ADAMS/Vibration模块对光电吊舱减振系统进行了仿真分析,分析结果显示光电吊舱减振系统固有频率为17Hz左右,角振动幅值最大值为0.0011,并且当频率大于25Hz时,角振动幅值趋近于零,分析结果表明该减振系统对25Hz以上的角振动可以起到很好的抑制作用。最后通过振动试验验证了仿真结果的正确性,与实际测量结果相比,仿真计算结果误差不超过10%,说明光电吊舱减振设计是成功的。金属橡胶减振器在光电吊舱上的成功应用对于光电吊舱振动隔离技术有着重要的意义。