填充橡胶材料单轴拉伸疲劳试验及疲劳寿命模型研究

对由汽车橡胶隔振器常用的橡胶材料制作的试件(哑铃形试片和哑铃形试柱),进行单轴拉伸疲劳试验。基于哑铃形试片的试验数据,分别以最大主应变量峰值、八面体切应变峰值和应变能密度峰值为损伤参量建立橡胶单轴疲劳寿命预测模型。结果表明,最大主应变量峰值、八面体切应变峰值和应变能密度峰值为损伤参量的寿命预测模型均能很好地以幂法则来建立损伤参量与疲劳寿命之间的关系,预测寿命与实测寿命的相关系数均达到0.9以上。其中以最大主Green-Lagrange应变峰值为损伤参量的寿命模型预测效果最佳,并以此最佳寿命模型预测哑铃形试柱的拉伸疲劳寿命。结果表明预测的哑铃形试柱拉伸疲劳寿命分布在实测寿命2倍分散因子之内,最大相对误差不超过28%。因此,为了节省试验成本和缩短试验周期,可用成本较低的哑铃形试片来代表哑铃形试柱进行橡胶材料的拉伸疲劳试验。     

含有橡胶隔振器振动系统时域响应的测试与计算分析

建立了基于超弹性、分数导数和摩擦模型的炭黑填充橡胶隔振器（以下简称“橡胶隔振器”）动态特性的非线性模掣，用于描述橡胶隔振器的动态特性与预载、频率及振幅的相关性，模型的参数由橡胶隔振器动态特性的实验数据辨识得到：实测了在随机位移激励和阶跃位移激励下，含有橡胶隔振器的单自由度系统中质量块的时域响应；建立了在不同的激励下，含有橡胶隔振器的单自由度系统中质量块响应的求解方法，对一实际的系统进行了计算分析，与实验值进行的对比分析结果表明，所建立的模型和预测含有橡胶隔振器振动系统中质量块时域响应的力法，可以用于含有橡胶隔振器的复杂系统的时域响应分析。     

变振幅激励下的液阻橡胶隔振器动态特性分析

实验测试了一典型液压衬套的动态特性,验证了其振幅相关性与频率相关性的耦合关系。基于网格叠加方法,建立了超弹性-粘弹性-弹塑性叠加的橡胶隔振器粘弹塑性材料模型。分别使用超弹性-粘弹性模型（VE模型）和超弹性-粘弹性-弹塑性模型（VEP模型）计算液压衬套橡胶主簧动态特性,并对计算结果进行了对比,对比结果显示使用VEP模型有助于准确表达橡胶主簧在不同振幅下对液压衬套动态特性的贡献;阐述了橡胶液压衬套的流-固耦合建模方法,将VE模型和VEP模型应用于液压衬套动态特性的流-固耦合计算分析,对比结果显示,VEP模型更能表现液压衬套的振幅相关性和频率相关性的耦合特征。文中所采用的方法可有效指导液阻橡胶隔振器的前期开发设计。     

基于超弹性、分数导数和摩擦模型的碳黑填充橡胶隔振器动态建模

碳黑填充橡胶隔振器（以下简称＂橡胶隔振器＂）的动态特性与预载、激振频率和激振振幅相关。实验测试了一橡胶隔振器的动态特性,建立了基于超弹性、分数导数和摩擦模型的橡胶隔振器动态特性的非线性模型,其中超弹性模型用于描述橡胶隔振器的弹性,分数导数模型用于表征橡胶隔振器动态特性的激振频率相关性,摩擦模型用于表征橡胶隔振器动态特性与激振振幅相关的特性,文中论述了建模方法和参数辨识方法。有限元分析获得橡胶隔振器的静态力-位移曲线,利用测试得到的橡胶隔振器在大振幅、低频激励下的力-位移关系,拟合得到橡胶隔振器动态模型中摩擦模型的参数,利用测试得到的橡胶隔振器在小振幅、高频激励下的力-位移关系,拟合得到橡胶隔振器动态模型中分数导数模型的参数。利用建立的模型和拟合得到的参数计算分析了橡胶隔振器动态特性的振幅相关性、频率相关性和预载相关性,并与实验结果进行了对比分析。分析结果表明,建立的模型可以较好的描述橡胶隔振器的动态特性。     

基于有限变形理论的齿轮楔横轧制坯热力耦合模拟

楔横轧齿轮轧制成形是一个全新的课题,在轧制过程中轧件的变形、温度场及力能参数都有待研究。将楔横轧技术与齿轮范成加工原理相结合,设计了楔横轧齿轮轧制的模具,给出了楔横轧齿轮轧制成形热力耦合本构模型,并在SuperForm平台对轧制成形过程进行了有限元模拟,获得了轧件在成形过程中的变形规律、温度场分布及力能参数变化等数据,详细分析了数值模拟结果,为进一步研究齿轮楔横轧制坯提供参考。     

汽车动力总成橡胶悬置的疲劳寿命实测与预测方法

以某汽车动力总成橡胶悬置的寿命预测为研究目标,基于哑铃形橡胶试件的疲劳试验结果,分别以应变能密度、最大主Green-Lagrange应变、有效应力为损伤参量建立该橡胶材料的三种寿命预测模型。利用建立的三种疲劳寿命预测模型,对该汽车动力总成橡胶悬置疲劳寿命进行预测,并与实测结果进行对比分析。对比分析结果表明,以应变能密度为损伤参量的疲劳寿命预测模型和以最大主Green-Lagrange应变为损伤参量的疲劳寿命预测模型的预测效果相对较差,预测寿命落在实测寿命的4倍分散线之内;以有效应力为损伤参量的寿命预测模型预测的橡胶悬置的寿命落在实测寿命的2倍分散线之内。因此,以有效应力为损伤参量的寿命预测模型可较好地预测该动力总成橡胶悬置的疲劳寿命。     

采用超弹性-粘弹性-弹塑性本构模型的橡胶隔振器动态特性计算方法

填充橡胶材料的动态特性与激振频率及激振振幅相关.基于本构模型叠加的方法,建立填充橡胶材料的超弹性-粘弹性-弹塑性本构模型.其中,超弹性模型用于表征橡胶材料的弹性特性,粘弹性模型和弹塑性模型分别用于表征橡胶材料动态特性的激振频率和激振振幅相关性.给出模型中参数的识别方法以及橡胶隔振器的动态特性与激振频率及激振振幅相关性的计算方法.由橡胶试件的简单剪切试验数据拟合得到模型参数,利用有限元分析方法计算一橡胶悬置的动态特性并与试验数据进行对比分析.结果表明,所建立的超弹性-粘弹性-弹塑性模型可以较好地表征橡胶材料动态特性的振幅相关性和频率相关性,可用于橡胶隔振器动态特性的预测与优化设计.