金属橡胶恢复力的迟滞模型研究

依据金属橡胶变形的主要特征,对金属丝螺旋卷的空间位形、接触模式进行了分析。提出了基于变长度曲梁的细观结构单元和接触作用模型,考虑摩擦接触点分布规律,建立了金属橡胶恢复力的迟滞模型,实现了金属橡胶在不同变形幅值下的加卸载恢复力的预测。通过不同相对密度的金属橡胶试件对所建模型进行了试验验证,发现理论计算结果和试验结果有较好的一致性。     

金属橡胶-硅橡胶叠层复合材料阻尼器动态性能试验与建模

通过对金属橡胶-硅橡胶叠层复合材料阻尼器的动力学特性进行试验和理论研究,发现金属橡胶-硅橡胶叠层复合阻尼材料具有明显的非线性迟滞特征,迟滞回线并非椭圆,含有多种阻尼成分.在此基础上,用理论和试验相结合的手段研究金属橡胶-硅橡胶叠层复合材料阻尼器的动力学建模,提出各恢复力成分、物理意义明确的非对称弹性粘性阻尼双折线迟滞恢复力模型.模型中的参数由试验数据辨识,用所建模型重构恢复力-位移迟滞回线,结果表明该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性.     

金属橡胶迟滞环的广义恢复力模型

金属橡胶是一种具有非线性恢复力的材料。在对其进行基于位移加载的动态试验中,其恢复力-位移曲线为一迟滞环。本文用理论和试验相结合的手段研究金属橡胶弹性元件的动力学建模,提出了一种新的模型,即广义恢复力模型。将迟滞回线分解为广义弹性力和广义阻尼力,模型中的参数由实验数据辨识。用所建模型重构恢复力-位移迟滞回线,结果表明该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性。     

金属橡胶干摩擦阻尼系统动态性能分析方法的研究

以干摩擦阻尼系统动态性能表征方法的前期研究成果为基础，针对金属橡胶构件的非线性力学性能，分析了金属橡胶构件的干摩擦阻尼的成因，对金属橡胶干摩擦隔振系统的运动微分方程的建立与求解进行了探讨，将方程的数值解与试验结果进行了对比。结果表明，在建立金属橡胶干摩擦阻尼系统的运动微分方程时，可以直接采用非线性恢复力，而不采用当量粘性阻尼项。试验结果表明该方法具有足够的精度。     

正弦位移激励对编织-嵌槽型金属橡胶隔振系统动态特性的影响

设计、制作了编织-嵌槽型金属橡胶隔振器,并对其进行动态特性试验。通过建立非线性恢复力模型,考察该隔振系统线性刚度系数、三次非线性刚度系数以及一次粘性阻尼系数随正弦位移激励的变化情况,分析振幅和频率对编织-嵌槽型金属橡胶隔振系统动态特性的影响。结果表明:随着振幅或频率的增大,编织-嵌槽型金属橡胶隔振器的刚度逐渐减小,阻尼略有降低,且振幅或频率的增大会使该隔振系统振动响应幅频特性曲线的带宽变窄。     

金属橡胶材料的动态力学建模及参数辨识

金属橡胶隔振器作为军用装备上的悬置元件,具有很好的缓冲减振作用。首先根据等效阻尼理论及傅里叶级数展开式来近似表示金属橡胶元件在隔振系统中所产生的阻尼力和弹性恢复力,而后由所建立的数学模型出发,推导出其参数线性辨识方程,利用遗传算法得到金属橡胶材料的线性刚度、三次刚度及滑移刚度,最终通过对比得到了其在不同激励条件下所形成的变化趋势。     

金属橡胶阻尼元件的力学模型及减振特性研究

通过试验和理论相结合的方法，建立了金属橡胶材料的力学模型，研究了一种金属橡胶材料结构的非线形数学模型，以此来描述迟滞非线性系统的动态特性。用所建模型重构恢复力一位移迟滞回线，由此可以得到其变化规律。另一方面对金属橡胶阻尼元件进行了试验研究，得出了金属橡胶的静刚度曲线，总结了不同加速度激励水平、不同广义密度、不同配重对其振动性能的影响。结果表明，随着激励力和负载的增加，其减振效果更好。     

金属橡胶材料宏观和细观力学模型

用等效粘性阻尼理论和试验相结合,建立金属橡胶材料动态模型,把复杂的金属橡胶材料的阻尼耗能机理等效为粘性阻尼,金属橡胶的恢复力由高阶非线性多项式和等效的粘性阻尼力叠加而成;为了进一步研究刚度系数,从金属橡胶的变形特征出发,推导出金属橡胶材料应力应变关系的细观力学模型,通过试验对所建模型进行验证,结果表明：模型能很好描述金属橡胶材料在非线性振动系统的特性,模型中的参数值,对于研究金属橡胶材料的动态特性,具有重要的参考价值。     

橡胶输送带恢复力模型辨识与参数预测

橡胶输送带恢复力模型辨识及其参数识别是研究输送带迟滞能耗的关键问题。提出采用高斯函数描述恢复力模型,并采用理论与实验研究相结合的方法分析和验证了高斯函数描述恢复力的可行性及准确性;以实验数据和拟合数据为训练样本,采用经果蝇算法优化后的RBF神经网络对不同激励下恢复力模型系数进行预测,再通过实验对预测结果的准确性进行了验证。     

基础隔震结构橡胶支座时变非线性特性识别

为了解基础隔震结构在地震作用下的性能状态,基于小波多尺度分析技术提出一种识别橡胶支座时变非线性恢复力模型的方法。首先,基于离散序列小波多尺度分析(multi-resolution analysis,简称MRA)理论,将橡胶支座时变非线性未知恢复力采用Daubechies小波多尺度分解的小波系数近似表达,将时变问题转化为时不变问题;其次,通过最小二乘法估计各尺度小波系数,将估计的小波系数进行重构获得橡胶支座的非线性恢复力;最后,进行数值模拟验证。数值算例表明,在上部结构刚度变化时,该方法可以准确识别出橡胶支座的非线性特性,同时也可以很好地识别出上部结构的时变刚度,验证了该算法的有效性和正确性。     

Fundamental study on releasability of molded rubber from mold tool surface

In compression or injection molding of rubber products, small pieces of residual rubber often remain on the metal mold surface after releasing the product. This is caused by excessive localized adhesion to the mold surface. Therefore, cleaning of metal mold surface must be often performed, which results in longer molding cycle time, and the lifetime of metal mold is often reduced. In this study, the separation forces between molded rubber and metal mold surfaces are measured with a tensile tester to evaluate the releasability of molded rubber from the metal mold surface. Mold surfaces treated by various surface coatings and surface modification methods including EB polishing were tested and compared. Experimental results show that the separation force between molded rubber and metal mold surfaces depends on the true contact area between them and the chemical composition of the metal mold surface. The separation force decreases with a decrease in contact area. The chromium content at the metal mold surface significantly reduces the separation force. EB polishing is one of the most effective surface treatments for metal molds since the real contact area can be decreased while also decreasing the surface roughness of the tool surface in a short time. Electron beam melting is also shown to be an effective method of distributing chromium uniformly on the metal mold surface.     

Mechanisms of wear of metal by nitrile rubber under boundary lubrication conditions

The wear mechanisms for metal being worn by nitrile rubber under boundary lubrication conditions were investigated. We examined the surface profiles of both metal and rubber with SEM, and studied the chemical states of the elements in both surfaces with XPS. The functional groups in the rubber were analysed with FT‐IR. Under the action of shear forces, the metal lattice was disordered and new dislocations were formed; as a result, the chemical activity of the metal was increased. The macromolecular chains of the nitrile rubber and the alkane chains of the mineral oil were broken at stress concentration sites. These broken macromolecular chains produced active macromolecular free radicals, which reacted with the activated iron atoms and iron oxides, and generated a metal‐polymer film on the metal surface. This metal‐polymer film was destroyed and removed by the action of the debris on the sliding surface. Thus the rubber wore away the metal. Under boundary lubrication conditions with mineral oil, the physical processes of wear of T10 steel by nitrile rubber are microcutting and surface peeling.     

金属橡胶的研究进展及其应用

作为一种新型的弹性多孔材料，金属橡胶为航空航天、空间技术等领域的发展提供了有力的技术支持，其制备工艺、力学性能、本构关系是金属橡胶研究的基础和关键。本文从制备工艺、隔振、密封、过滤、吸声降噪等方面阐述了金属橡胶的理论进展以及工程应用，简要地对金属橡胶的发展趋势进行了展望，拓宽了有待进一步研究的领域。     

金属橡胶吸声降噪性能分析及试验研究

金属橡胶材料是以金属丝为原材料的特种弹性多孔材料,特别适用于高低温、大温差及腐蚀环境下的吸声降噪需要。本文分析了金属橡胶作为多孔吸声材料的结构特性、一般物理性能及吸声频率特性;利用驻波管法,试验研究了金属橡胶厚度、孔隙率、金属丝直径及背后空气层对其吸声降噪性能的影响,获得了各主要参数之间的相互关系曲线。结果表明金属橡胶具有良好的吸声降噪性能,能够满足现代消声器恶劣环境的吸声降噪需要。     

Analysis of contact force and thermal behaviour of lip seals

Using the Mooney-Rivlin model, the contact force and thermal behaviour of a radial lip seal are studied numerically and experimentally as a function of the interference. The numerical and experimental results on the static contact forces show good correspondence with and without the garter spring. The FEM calculated results indicate that increased interference may increase the eracking of seal material due to the maximum contact stresses close to the contacting area of the seal lip and produce local separation between the seal lip and the shaft. Also a coupled thermal-mechanical analysis method will be a useful tool to predict the contact behaviour of rubber lip seals for small values of the interference.