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。     

基于分数阶导数的金属橡胶动态特性建模

金属橡胶材料具有非线性和黏弹性的动态特性.本研究用三次非线性函数描述其非线性特性,用分数阶三元模型描述其黏弹性,即分别用经典三元模型与分数阶三元模型,结合金属橡胶动态试验数据进行模型参数识别,发现分数阶三元模型能更准确地描述金属橡胶黏弹性力.不同振幅下金属橡胶迟滞曲线的拟合结果表明,分数阶模型可以较好地拟合不同工况条件...     

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。     

橡胶隔振器非线性动态特性建模及实验研究

针对某精密仪器的橡胶隔振器（以下简称隔振器）进行了动态特性研究。通过对橡胶超弹性材料进行有限元建模分析,得到隔振器的硬非线性刚度特性,并以此特性为基础提出了隔振器非线性动力学模型的建立及求解方法,仿真计算了隔振器动态响应并对所设计的隔振器进行了实验研究。实验结果不仅说明所设计的隔振器具有良好的隔振缓冲能力,而且验证了隔振器非线性动力学模型的正确性及有效性,为进一步研究隔振器及承载设备的工作状况提供了基础。     

摩擦阻尼橡胶隔振器的研究

根据隔振原理和工程机械的振动特性,提出了在传统橡胶隔振器的结构基础上增加摩擦阻尼器结构来提高其低频、大振幅条件下的阻尼性能,分析了这种摩擦阻尼橡胶隔振器的工作原理、结构及其工作特性.通过试验证明,摩擦阻尼橡胶隔振器较传统橡胶隔振器在低频条件下具有更大的阻尼,因此在工程机械驾驶室的减振应用方面具有明显的优越性.     

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。     

隔振器广义弹塑性力学模型建模与应用研究

钢丝绳隔振器是一种最常用的干摩擦隔振器。它具有强非线性,性能重复性很差,通常解析法很难为之建模。应用广义弹塑性模型对具有干摩擦特性的钢丝绳隔振器进行了力学建模。模型物理概念清晰,建模过程简单,可以很好地解释和描述钢丝绳隔振器的静刚度渐软特性和动刚度的振幅依赖性。以HGGS-1200钢丝绳隔振器为例,说明了建模过程及试验验证。证明这一模型同时符合静态、振动和冲击试验结果,能够较准确地描述钢丝绳隔振器的力学特性。该方法可从易于得到的静态试验结果直接获取钢丝绳隔振器振动和冲击特性,具有较高的工程应用价值。     

液压阻尼型橡胶隔振器动态特性建模方法EI北大核心CSCD

从液压阻尼型橡胶隔振器的集总参数模型出发,推导并分析了其统一的复刚度线性模型。基于推导的线性模型,同时考虑了液压阻尼型橡胶隔振器惯性通道阻尼的非线性以及上液室刚度的非线性,建立一种新的非线性模型。该模型能反映液压阻尼型橡胶隔振器动态特性的幅值、频率相关性。最后,在简谐激励和随机激励下,利用建立的非线性模型分析液压阻尼式橡胶隔振器的动态响应,并和试验结果进行了对比分析。     

炭黑填充橡胶超弹性本构模型的选取策略

橡胶材料超弹性本构参数的精确性是影响橡胶结构有限元计算精度的关键因素。对炭黑填充橡胶材料进行单轴拉伸(ST)、平面拉伸(PT)以及等双轴拉伸(ET)等三类基本变形试验,考察6种常见超弹性本构模型对试验数据的拟合能力,探讨在三类基本试验不齐全情况下超弹性本构模型的预测能力和模型选取策略。结果表明,为尽量准确地描述橡胶材料的大变形和复杂变形行为,根据基本变形试验数据的齐全程度,对超弹性本构模型应采取不同的选取策略。在ST、PT和ET基本变形试验齐全的情况下,依次优先选用Ogden(N=3)、Yeoh和Arruda-Boyce模型;只有两类基本变形试验时,应包括ET试验,这时Ogden(N=3)模型对第三类变形行为给出准确模拟;仅有ST试验时,优先选取Arruda-Boyce模型。     

填充橡胶超弹性本构参数试验与应用

橡胶本构参数的精确性对橡胶结构力学分析的精度有至关重要的影响。开发一种基于图像分析的完整橡胶材料参数试验系统,并应用该系统对载重轮胎常用的橡胶进行了单轴拉伸、等双轴拉伸以及纯剪切的试验。在此基础上研究了多项式、Ogden以及Arruda-Boyce等流行橡胶本构关系的可靠性、稳定性与精度。结果表明双轴拉伸和纯剪切试验对确定可靠的橡胶本构是必不可少的。基于获得的橡胶本构参数对某全钢子午胎进行了充气和静载有限元分析,并进行了试验对比。分析证明轮胎接地压力、最大应变能密度等关键参数与橡胶本构参数有较大的相关性,二次多项式模型和Ogden模型在橡胶轮胎FEA中有较好的效果。     

竖向集中力作用下分数导数型半无限体粘弹性地基变形分析

研究成果表明地基土体具有粘弹性性质,在长期荷载作用下会产生蠕变变形。为了准确预测地基变形,必须建立精确的土体本构模型。分数导数粘弹性模型具有精确度高,确定模型所需的实验参数少,应用范围广的特点。针对半无限体粘弹性地基,采用分数导数粘弹性本构模型模拟土的力学行为,运用弹性-粘弹性对应原理分析了粘弹性地基的变形。研究发现,采用分数导数粘弹性本构模型得到的地基沉降量较经典粘弹性模型要小,经典粘弹性模型不能很好地反映集中力对周围地基沉降的影响以及地基的蠕变性质。     

基于振动响应的隔震支座的非线性建模及参数估计

为了研究隔震橡胶支座的力学特性,采用修正的Wen模型分析隔震支座的非线性动力行为,并用试验方法测试得到了该模型的相关参数.鉴于该模型具有高度的非线性,传统的参数识别方法不再适用,本文根据非线性系统状态参数估计理论,利用多项式一阶近似技术来代替EKF滤波技术中的求导线性化过程,估计迟滞模型的非线性参数.该方法具有运算简单、计算精度高、易于实现的优点.通过进行两种简谐激励下的仿真和试验,结果表明隔震支座的模型参数的递推结果相当可靠,从而证实了该方法在隔震支座检测和健康状态评估中的有效性.     

分数阶导数线性流变固体模型及其应用

采用Koeller 弹壶元件替代标准线性固体模型中的Newton黏壶, 得到分数阶导数线性流变固体模型, 给出了表征模型动态黏弹特性的存储模量、损耗模量和损耗因子以及表征模型静态黏弹特性的蠕变柔量和松弛模量。采用分数阶导数线性流变固体模型、标准线性固体模型和五参量固体模型对聚丙烯材料应力松弛特性进行分析。讨论了Mittag-Leffler函数的求和截断误差。结果表明分数阶导数线性流变固体模型能更准确描述聚丙烯材料的应力松弛行为。     

饱和分数导数型粘弹性土-深埋圆形隧洞衬砌系统的动力特性

在频率域研究了分数导数型粘弹性饱和土体和深埋圆形隧洞弹性衬砌相互作用的耦合简谐振动。将土骨架视为具有分数阶导数型本构的粘弹性体,基于饱和多孔介质理论和平面弹性理论,分别给出了饱和粘弹性土、弹性衬砌简谐振动的解析解。通过弹性衬砌和饱和土接触面处的连续性条件和衬砌内边界条件,得到了饱和粘弹性土-衬砌系统的稳态动力响应,给出了衬砌和饱和粘弹性土位移、应力和孔隙压力的解析表达式。在此基础上,进行了参数研究,讨论了物理和几何参数对系统响应的影响。研究表明:饱和分数导数型粘弹性土-衬砌系统的动力响应与经典饱和弹性/粘弹性土-衬砌系统的动力响应差异很大。     

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。     

基于Kriging代理模型的二维分数阶粘弹性问题的数值求解

为提高求解分数阶粘弹性正问题的计算效率,提出了一种基于Kriging代理模型的数值求解方法。利用拉丁超立方采样技术选取样本点,借助有限元和有限差分技术计算样本点的位移响应,从而建立Kriging代理模型。通过均质和区域非均质两个粘弹性算例,对所提方法的计算精度和计算效率进行了测试。测试分析表明：代理模型可提供合用的计算精度,当问题规模较大且正问题需要多次求解时,有望显著降低计算时间。     

基于柔度修正的局部刚体化结构动力模型简化方法

提出一种基于柔度修正的局部刚体化结构动力模型简化方法。以复杂工程结构的有限元模型为基础,根据运动同步性假设将结构分成若干同步性区域,对每个区域引入准刚体模态,实现对结构的简化。同时对简化方法进行误差分析,利用柔度修正的思路实现对简化变化矩阵的修正,得到更精确的简化结果。以海洋平台结构作为算例应用该方法,得到了比较满意的简化结果。