基于变长度悬臂曲梁的金属橡胶材料本构模型

依据金属橡胶材料细观结构变形的主要特征,对金属丝螺旋卷的空间位形、接触模式进行分析。提出基于变长度悬臂曲梁的单匝螺旋卷细观结构单元,结合接触作用模型,从材料的微元体出发推导承受压缩载荷金属橡胶材料的本构模型。该模型包含金属丝直径、弹性模量、螺旋卷直径、材料相对密度等基本的材料结构参数,从理论上解释金属橡胶材料力学特性的物理本质。通过圆柱形和长方形两种不同外形金属橡胶试件对所建模型进行试验验证,结果表明理论计算和试验数据吻合较好,说明该模型能够描述金属橡胶材料在加载和卸载阶段的力学行为。为进一步研究金属橡胶材料的力学特性,指导金属橡胶产品的设计提供理论依据。     

金属橡胶静刚度特性及其力学模型研究

对金属橡胶成形机理和静刚度特性影响因素进行分析,运用螺旋弹簧刚度理论建立了金属橡胶微元弹簧理论模型,并根据试验结果对其进行模型修正。通过理论模型与试验的比较,发现理论模型值与试验值较接近,可以较全面地反映金属橡胶静刚度特性,从而为金属橡胶减振器的设计和金属丝工艺参数的确定提供理论依据。     

动力减振镗杆中环形橡胶径向刚度有限元分析

基于弹性力学经典理论,给出了内藏式动力减振镗杆中环形橡胶径向刚度的计算公式.建立了基于ANSYS的环形橡胶有限元模型,通过模型分析的结果与理论值的对比,验证了有限元模型及其分析结果的正确性.最后利用ANSYS中的优化分析功能,实现了环形橡胶径向刚度与其他参数之间的快速而准确的换算.     

金属橡胶非成形方向迟滞特性力学模型研究

金属橡胶是一种各向异性材料,其非成形方向与成形方向的力学特性存在显著不同。依据金属橡胶非成形方向变形的主要特征,对金属丝螺旋卷的空间位形、接触模式进行分析,揭示金属橡胶非成形方向变形的细观物理机制。结合螺旋卷的弹性变形特征和金属橡胶内部摩擦力接触点分布规律,建立金属橡胶非成形方向的力学模型,实现不同预变形下金属橡胶加载和卸载过程迟滞力学特性的预测。该模型包含金属丝直径和弹性模量、螺旋卷直径、材料相对密度等基本的材料结构参数,从理论上解释金属橡胶非成形方向的弹性特性和多点接触的干摩擦特性产生的机理。通过不同相对密度的金属橡胶试件对所建模型进行试验验证,发现理论计算和试验结果有较好的一致性,为分析和预测金属橡胶非成形方向的刚度和阻尼提供理论依据。     

金属橡胶阻尼环的剪切力学特性及密度相关性

基于金属橡胶阻尼环的制备工艺流程、剪切试验工装设计以及阻尼耗能表征方法,通过建立金属橡胶阻尼环简化三维数值模型,采用LS-DYNA软件分析了金属橡胶阻尼环在切向和轴向剪切位移下的曲梁运动特性,研究了金属橡胶阻尼环的剪切力学特性及其密度相关性.结果表明:金属橡胶阻尼环的金属丝曲梁之间的滑移方式多为平行滑移;随着密度的增大,金属橡胶阻尼环的切向和轴向剪切能量耗散系数均先增大后减小,等效刚度均增大.     

金属橡胶环形隔振器弹性阻尼性能的计算

利用金属环形元件弹性模量的计算方法，推导出金属椽胶环形隔振器弹性模量的计算公式，并通过了实验验证。通过对大量实验结果的分析，推导出金属橡胶环形隔振器平均刚度、内摩擦力及能量耗散系数与金属丝直径、环形隔振器的几何参数、金属橡胶元件的相对密度之间的关系。基于弹性迟滞同线的形成原理，建立了该种隔振器的弹性迟滞回线的数学模型，并通过了实验验证。借助该数学模型和有限元计算方法，可以直接求得任意金属橡胶环形隔振器的弹性阻尼性能，大大减少了实验工作量。     

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。     

盆形金属橡胶三向准静态试验研究

为满足金属橡胶三向减振需求,引入空间构型设计并制备了一种盆形金属橡胶。对其进行轴、径向准静态压缩试验,采用控制变量法研究了相对密度、成形角度、金属丝丝径等制备工艺参数及压缩量对盆形金属橡胶静态力学性能的影响,采用正交试验法揭示了三种制备工艺参数对盆形金属橡胶轴、径向静态力学性能的影响程度。结果表明,影响试件轴向静态力学性能先后顺序为成形角度、相对密度、丝径;影响试件径向静态力学性能先后顺序为相对密度、丝径、成形角度。     

环形金属橡胶隔振器弹性参数的确定

以实验研究为基础，通过对大量实验结果的分析，借助于金属元件抗拉弹性模量和剪切模量的计算方法，推导出环形金属橡胶隔振器在承受扭剪应力时，抗拉弹性模量以及扭剪弹性模量与金属丝直径、环形隔振器的几何参数、金属橡胶元件的相对密度之间的关系的理论计算公式。研究结果证明，利用该计算公式和有限元计算方法，可以直接求得具有不同结构参数的相应形状金属橡胶隔振器的弹性性能参数，所得计算结果与实验结果具有良好的一致性，因而大大减少了实验工作量，为金属橡胶隔振器的系列化生产奠定了基础。     

高弹性联轴器在微小振幅下径向刚度有限元分析

为了研究高弹性联轴器在微小振幅下径向刚度的计算方法,首先通过拟合橡胶试样的试验数据得到橡胶模型参数,然后利用ISIGHT软件集成ABAQUS联合仿真分析进一步优化橡胶模型参数,并对高弹性联轴器在不同频率下径向刚度进行预测,最后采用instron8802试验机对高弹性联轴器进行了动态扫频试验,试验结果与预测结果较吻合,可为该系列高弹性联轴器径向刚度分析提供依据。