橡胶隔振器静态力-位移关系计算方法的研究

测试了橡胶试片在单轴向拉伸、等双轴拉伸和平面剪切应力-应变状态下的应力-应变关系。利用测试得到橡胶试片在不同状态下应力-应变关系,和应用不同的本构模型,拟合得到了不同模型的材料常数。以两个橡胶悬置为研究对象,对橡胶隔振器进行三向静态力-位移特性分析,并与测试值进行对比。橡胶悬置1主要承受拉压变形或剪切变形,而悬置2则同时承受拉压和剪切变形。以悬置1和悬置2为研究对象,应用Mooney-Rivlin本构模型,计算分析了利用不同应力－应变状态得到的本构模型常数对橡胶隔振器力－位移关系计算结果的影响。以悬置2为研究对象,采用同一种应力－应变状态获取的本构模型常数,分析了本构模型对橡胶隔振器静态力-位移特性计算结果的影响。     

聚氨酯隔振器特性的有限元分析

利用不同的本构模型对聚氨酯材料的实际应力－应变曲线进行拟合,运用ABAQUS软件的超弹性材料评估功能,得出了适合聚氨酯材料的最佳本构模型。基于该本构模型,对一种新型聚氨酯隔振器的静、动态性能进行有限元分析,得到了隔振器的主要性能指标。通过隔振器的试验,验证了有限元分析的有效性,对聚氨酯材料在新型隔振元件设计中的应用具有一定的指导意义。     

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。     

基于橡胶隔振器动静态试验的弹性材料参数反演及预测模型研究

本研究根据WH150橡胶隔振器的动静态实测数据,通过Abaqus与Isight联合仿真,反演弹性材料的超弹本构参数和黏弹本构参数。输入反演的橡胶本构参数,建立橡胶隔振器的预测模型,该模型推导出的三向静刚度、动刚度和动态传递率误差均小于10%。将预测模型应用于隔振器实际使用工况的计算中,可快速评估橡胶隔振器的实际共振频率和疲劳寿命。      

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。     

不同超弹性本构模型和多维应力下开裂能密度的计算方法

橡胶隔振器的疲劳失效多属于大变形(有限变形)下的多轴疲劳问题。在多轴疲劳载荷下,有效用来驱动裂纹扩展的那部分应变能密度称为开裂能密度。基于开裂能密度和橡胶材料的裂纹扩展特性预测橡胶部件的疲劳寿命时,须计算在外载荷下橡胶部件的开裂能密度。为了由有限元软件ABAQUS默认输出的应变计算在有限变形下的开裂能密度,该文推导了不同超弹性本构模型下开裂能密度在主坐标系下的计算式和所需的积分方法。基于该文开裂能密度的计算方法,采用3次Ogden本构来描述大变形下橡胶材料的本构行为,计算分析了不同应变状态下开裂能密度的分布特点。通过分析计算得到的开裂能密度与应变能密度的关系,说明该文开裂能密度计算方法的准确性。最后将上述计算方法应用到橡胶隔振器的多轴疲劳寿命预测中。     

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.     

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。     

计算橡胶隔振器静态特性的数值分析方法

以橡胶隔振器为研究对象,利用有限元ABAQUS分析软件,进行了橡胶隔振器有限元建模的数值试验分析;为了能更精确的描述橡胶的特性,引用了多年来发展的几种弹性应变能函数方法,选取本构方程来拟合试验数据以作为ABAQUS软件对橡胶材料特性曲线的评估,寻找一种描述橡胶特性的最佳的方法。预测的计算结果与试验吻合较好,表明所建的数学模型和有限元计算方法能较理想的获得橡胶隔振器静态解。     

橡胶隔振器参数计算与分析

以橡胶隔振器为研究对象,以橡胶材料绝对不可压缩的应变能函数原理为依据,利用有限元ABAQUS分析软件,建立超弹单元的有限元模型;选取橡胶材料单轴与双轴试验数据作为特性曲线的评估;并用Ogden方法,对橡胶隔振器的特性进行数值计算分析,所预测的计算结果与试验结果取得较好的吻合.     

基于叠加模型的橡胶元件动态特性分析

基于模型叠加理论,针对橡胶元件的动态特性开展研究。采用时间—步长法,在MATLAB中建立了一维多参数橡胶叠加本构模型。模型由弹性单元、黏弹单元和弹塑单元并联构成。黏弹单元采用Able黏壶,用于表征橡胶元件的频率依赖性;弹塑单元采用多线性理想弹塑模型,用于表征橡胶元件的振幅依赖性。对比测试结果表明:在计算谐波激励下橡胶弹簧的受力时,力—位移迟滞曲线的计算结果与测试数据能很好地吻合,刚度频率振幅依赖性和阻尼频率依赖性能被较好的表征。在计算随机激励下橡胶隔振器的受力时,高频激励下的计算结果与测试数据能较好地吻合,低频激励下有一定程度的偏差,但计算精度在工程可接受范围之内。提出的叠加模型能较好的表征橡胶元件的动态特性,能够提高动力学模型的准确性。     

Modelling of overall plastic deformation in rubber-toughened polymers

Summary. In this paper, we provide a constitutive model for overall (macroscopic) plastic deformation behavior in a rubber-toughened polymer blend. A porous plasticity theory is employed as a basis for the constitutive modeling. In our investigation, the polycarbonate (PC) is chosen as a matrix material of polymer blend. First, the true uniaxial stress-strain relation for PC, which is an important part of the constitutive model, is carefully measured. Secondly, finite element analyses of neck propagation in a tensile specimen of PC are performed to test the efficiency of the introduction of the accurately measured true stress-strain relation into the model. Then, in order to investigate local and average deformation behavior of the matrix material (PC) around cavitated rubber particles in polymer blend, an axisymmetric unit cell analysis is carried out. Finally, finite element analyses of the neck propagation in a tensile specimen of a rubber-toughened PC are performed, and the numerical results are compared to experimental results. It is revealed that the present constitutive model has the ability to well reproduce the behavior of a rubber-toughened polymer blend with rather small volume fraction of rubber particles, which is up to about 10%. However, for blends with larger volume fraction of the rubber particles, the discrepancy between the computational and the experimental results increases. Several possibilities of enhancing the model are discussed.     

一种基于Seth应变张量的超弹性模型

为精确表征橡胶类材料在大变形范围内的力学行为,基于Seth应变张量不变量提出了一种适用于橡胶类材料的不可压缩各向同性超弹性模型。为考察其预测能力,分别利用Treloar经典试验数据和某型炭黑填充橡胶试验数据对该模型、Yeoh模型和二阶多项式模型进行了参数识别。结果表明,在同时使用单轴拉伸和等双轴拉伸试验数据情况下,相较于其他两种常用模型,该模型能够更准确地拟合两种橡胶材料的试验数据,并较好地预测纯剪切(或平面拉伸)试验数据。最后,分别基于前述三种超弹性模型对橡胶衬套进行了静刚度仿真计算和试验验证。结果表明,基于所提出的超弹性模型得到的径向刚度和轴向刚度仿真误差分别为6.61%和9.72%,显著小于基于其他两种模型得到的仿真误差。因此,提出的模型在一定误差范围内能够有效适用于橡胶产品的性能分析。该模型仅含4个材料参数,对不同的橡胶材料有较好地适用性,具有良好的工程应用价值。     

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。     

周期振动载荷下金属橡胶隔振器的仿真研究

针对旋转机械在不平衡工况下的周期振动载荷问题,按照隔振器设计原则,设计适用于旋转机周期振动的金属橡胶隔振器模型,以ZDT-2Y/2W-3旋转振动试验台实际参数为参照,制备金属橡胶试块。最后基于ANSYS发展了在旋转机械振动条件下对于金属橡胶材料采用正交各向异性阻尼参数识别的有限元分析方法,同时依照材料强度的第四强度理论对其评定。结果证明该有限元仿真方法可用于旋转机械不平衡状态下的金属橡胶隔振分析。     

硅橡胶减振器的有限元建模与动态特性分析

建立硅橡胶的有限元模型,以固有频率为评判标准,选择可靠的非线性瞬态分析方法以及硅橡胶超弹性本构模型对其进行动态特性分析。首先建立减振系统的有限元模型,通过理论分析,选用单步Houbolt法计算了常用的橡胶超弹性本构模型对应的减振器的加速度响应,然后进行傅里叶变换,从而提取出固有频率;接着通过基于锤击法自主研制的振动测试系统进行实验测得减振器固有频率。两者结果比较验证了单步Houbolt法的可靠性,同时表明用Signiorini模型模拟硅橡胶材料的动态特性是更为合理的。在此基础上,分析了硅橡胶减振器轴向尺寸和径向尺寸参数对其动态特性的影响,从而为硅橡胶减振器的设计与应用提供了理论依据。     

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。