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。     

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。     

橡胶隔振器蠕变特性研究

在国外舰船橡胶隔振器标准中,明确规定了橡胶隔振器蠕变特性的性能要求,国内对这方面研究尚较为少见。本文通过对国外标准的分析和国内常用橡胶隔振器蠕变特性的研究,分析研究了国内橡胶隔振器的蠕变特性。     

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.     

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。     

基于开裂能密度及裂纹扩展特性的橡胶隔振器疲劳特性预测

基于开裂能密度的连续介质力学参数及橡胶材料裂纹扩展特性(裂纹扩展速率与撕裂能之关系),获得橡胶部件多轴疲劳特性计算公式,并计算某汽车动力总成橡胶隔振器的疲劳特性。计算与试验对比表明,橡胶隔振器疲劳特性预测(寿命、开裂位置及开裂方向)与实测较一致。预测疲劳寿命分布在实测疲劳寿命的1/2倍分散因子内,满足工程疲劳寿命预测要求。提出的橡胶隔振器多轴疲劳特性预测方法,可用试验效率较高、投入较少的材料裂纹扩展试验代替耗时较多的材料疲劳破坏试验,不仅能为橡胶部件前期疲劳设计提供参考,亦能大幅缩短产品疲劳设计周期。     

橡胶隔振器冲击特性的试验研究

应用落锤冲击机的试验方法,研究KBX-2000型橡胶隔振器在不同落锤高度下的冲击力随位移变化曲线,并且结合隔振器的静态试验数据,探寻隔振器冲击力随位移变化曲线与静态力随位移变化曲线之间的关系。通过对比分析试验结果发现,KBX-2000型隔振器在小变形情况下表现出等刚度特性,而在大变形情况下则呈现出渐硬的非线性。随着冲击输入的增加,大冲击载荷下的冲击力随位移变化曲线能较好地包络小冲击载荷下的冲击力随位移变化曲线。隔振器的冲击力随位移变化特性与静态力随位移变化特性可模拟为分段的多元函数,这对于抗冲击的设计项目中具有一定的参考意义。     

橡胶隔振器动态特性计算方法的研究

填充橡胶材料的动态特性与预载、激振频率和激振振幅等相关.采用模型叠加方法,建立了用于计算的由填充橡胶材料制造的橡胶隔振器动态特性的弹性-粘弹性-弹塑性模型.其中,弹性模型用于表征橡胶隔振器的弹性部分,粘弹性模型用于表征橡胶隔振器动态特性与激振频率的相关性,弹塑性模型用于表征橡胶隔振器动态特性与激振振幅的相关性.对一试片进行静动态性能实验,得到其静、动刚度和滞后角,由其拟合得到了弹性、粘弹性、弹塑性模型的参数.计算了一动力总成橡胶隔振器的动态特性,并与实验结果进行了对比分析.结果表明.采用的弹性一粘弹性一弹塑性模型可以较好地表征橡胶隔振器动态特性的振幅相关性和频率相关性.其计算方法,可以用于橡胶隔振器动态特性的设计计算.     

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。     

有限元在大载荷橡胶隔振器设计中的应用研究

以实例介绍了有限元在大载荷橡胶隔振器设计中的应用，运用I-DEAS分析软件，建立数学模型、静态和动态特性的计算，并通过试验进行验证，两者比较吻合，达到了工程实用价值。     

一种橡胶隔振器的研制方法

在有限元分析技术的基础上,结合橡胶隔振器的刚度计算,利用橡胶硬度与材料力学常数C10和C01的关系,提出了一种橡胶隔振器的设计开发方法并给出应用实例,该方法可由刚度逆向推出橡胶材料硬度,提高橡胶隔振器开发效率。     

BE型橡胶隔振器冲击极限载荷研究

采用试验方法对BE型橡胶隔振器的冲击极限进行探索,获得隔振元件的冲击极限及极限载荷下的破坏模式。通过有限元软件ABAQUS,采用Marlow模型模拟橡胶材料,对BE型橡胶隔振器的抗冲性能进行数值模拟,无论极限载荷还是隔振元件的破坏模式,数值结果均与试验结果吻合较好,表明该数值方法能有效模拟隔振器的抗冲性能,是研究橡胶隔振器冲击极限载荷的一种有效手段。     

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。     

钢丝绳隔震器刚度特性静力试验研究

针对螺旋型钢丝绳隔震器的径向静力刚度特性,进行了大、中、小三种变形幅值的循环加卸载试验,分析了不同循环幅值（或工作状态）对隔震器刚度特性的影响。围绕隔震器三种承载静力平衡点,进行了中、小变形幅值的循环加卸载试验,考察了不同静力平衡点（或承载状态）对隔震器静力平衡位置偏移大小的影响。试验结果表明,钢丝绳隔震器工作点的刚度特性和平衡位置偏移对隔震器的工程应用有重要影响。文中的试验结果、机理分析、应用讨论和所得结论,对钢丝绳隔震器的建模和实际应用均具有参考价值。本文仅对试验测试结果作一讨论,基于试验的力学模型研究将在另文阐述。     

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。     

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。     

Material Model Research on Rubber Vibration Isolators

A viscohyperelastic constitutive model is proposed to describe the mechanical behaviour of vibration isolation rubber under broad-band vibration. This constitutive model comprises two parts： a component with three parameters to characterize the hyperelastic static properties of rubber materials, and the other component incorporating two relaxation time parameters, corresponding to high and low strain rates, respectively, to describe the dynamic response under vibration and impact loadings. Based on this proposed constitutive model, a series of experiments were performed on two types of rubber materials over a wide strain rate range. The results predicted from this model are in good agreement with the experimental data.     

《橡胶隔振移动硬盘非线性系统的冲击研究》

在橡胶隔振移动硬盘构成的非线性系统中引入了频率硬化系数,建立了非线性振动微分方程,并构造了相应的仿真计算模型。使用该模型计算了具有不同脉冲加速度幅值和脉冲时间宽度的冲击响应,分析并讨论了脉冲信号参数对隔振效果的影响。理论分析与数值模拟表明：与传统的线性振动模型相比,引入频率硬化系数的橡胶隔振模型更符合实际,且具有良好的冲击响应。仿真模型简单,计算方便,可以用于快速确定非线性隔振系统的固有频率。