金属橡胶非线性动力学特性建模方法研究

通过对几种工程实用的金属橡胶非线性动力学模型的分析,给出了迹法模型和有记忆型模型的具体推导,并给出具体的参数分离识别方法。采用上述数学模型对金属橡胶减振元件的实验数据进行参数识别,并重构了其位移恢复力迟滞曲线,深入分析金属橡胶材料各动力学数学模型中的内在减振机理。对比分析结果表明：各种数学模型及识别方法均能对金属橡胶材料迟滞特性进行比较满意的建模。从工程实用和满足精度要求的角度出发,混合阻尼模型数学形式较为简单可靠,是金属橡胶动力学模型的工程实用首选,上述模型将为金属橡胶新型减振材料更好地在实际工程中广泛应用提供参考。     

金属橡胶/橡胶复合叠层耗能器动力学模型及参数识别

采用电液伺服材料试验机的位移加载方式,对金属橡胶/橡胶复合叠层耗能器进行动态特性研究,在此基础上结合理论分析建立了耗能器的动力学模型,并利用傅里叶级数展开技巧辨识出模型中的未知参数,对比理论与试验结果表明,所建模型可靠且参数识别精度能够满足工程应用的要求.     

空心圆柱形金属橡胶非成型向阻尼特性理论研究及参数识别

金属橡胶因其优异的性能被广泛用于解决工程中的振动问题,而目前对金属橡胶非成型方向的研究较少.制备了2.5 g/cm3,3.0 g/cm3,3.2 g/cm3,3.5 g/cm3四种密度的金属橡胶,通过材料试验机对其进行1～4 Hz的正弦加载试验,获得了力-位移曲线.分析了成型方向和非成型方向动态压缩机理,以等效损耗因子...     

金属橡胶/橡胶复合叠层耗能器动力学模型

针对橡胶常温低频段的阻尼性能差,设计开发了一种新型的金属橡胶／橡胶复合叠层耗能器。采用电液伺服材料试验机的位移加载方式,对该复合叠层耗能器进行了动态特性研究。在试验研究的基础上结合理论分析,建立了耗能器的动力学模型,并提出了一种迟滞回线分解识别算法,利用试验数据辨识出了模型中的未知参数。对比仿真与试验结果表明,所建模型可靠且参数识别精度能够满足工程应用的要求。     

金属橡胶/碟簧叠层复合结构阻尼特性及其非对称迟滞模型参数识别

针对碟簧(disc springs, DS)、橡胶–碟簧等结构的阻尼性能差以及抗高温等恶劣环境能力弱,采用正弦力激励法对添加弹性阻尼金属橡胶(entangled metallic wire material, EMWM)后的叠层复合结构进行试验研究。以耗能量、损耗因子和动态平均刚度为评价指标,分析了不同激励条件和不同金属橡胶密度对金属橡胶/碟簧叠层复合结构阻尼性能的影响。基于迹法等效阻尼模型,考虑弹性恢复力和阻尼力随变形幅值、频率的变化规律,用参数分解识别法建立该复合结构在一定载荷下的非对称迟滞模型。结果表明,预测的滞回曲线与实测曲线吻合度高,参数识别精度能够满足工程应用的要求。     

金属橡胶/橡胶复合叠层耗能器试验建模与参数辨识

通过试验与理论相结合的方法,对金属橡胶/橡胶复合叠层耗能器进行动态特性研究,建立了耗能器的非线性弹性复合阻尼模型,该模型将恢复力分解为非线性弹性力和非线性阻尼力两部分,并辨识出了模型中的参数。对比理论与试验结果表明:所建模型能够很好地描述耗能器的非线性迟滞特性,为耗能器动力设计及动力优化奠定了良好基础。     

金属橡胶可变形材料三维参数化实体建模研究

金属橡胶可变形材料内部不锈钢丝的勾连结构对其减振、过滤、吸声降噪等性能都有重要影响,MR材料的制备主要依赖于经验参数和多次尝试的方法,极大地限制了此种新材料的推广应用,为了实现此类新材料的参数化设计,提出了基于CAD技术对MR材料进行三维结构建模的方法,利用AutoCAD的二次开发工具ObjectARX,开发了交互式参数化设计的应用程序,该程序以离散和自适应算法重点解决钢丝重叠问题,使得MR三维模型更加真实可靠.研究结果表明:该方法实现了MR材料的参数化设计,可明显缩短产品开发周期,建立的模型可用于统计计算MR材料的固相体积分数和钢丝接触点数以预报预测其性能-结构关系.     

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。     

减震器橡胶连接件的动态特性实验研究以及参数识别

麦弗逊悬架中,为了提高乘坐舒适性,减震器和车体之间采用橡胶 钢零件作为弹性连接.为了更好地研究此橡胶连接件对汽车悬架垂向动态特性的影响,对其垂向动态特性进行实验研究.根据其在汽车中的实际使用情况,在MTS 810万能材料试验机上对其动态特性进行了测试.汽车在行驶过程中的频率范围多在1～12 Hz之间,因此将动态测试实验的频率范围设置在相同的频率范围内.在实验的基础上,基于双折线恢复力的迟滞回线模型,建立了橡胶连接件的动态数学模型,将其迟滞回线分解为一次弹性恢复力、三次弹性恢复力、线性阻尼力和双折线恢复力,并对建立的恢复力模型中的参数分批进行识别,提高了弱参数项的识别精度.通过与实验曲线对比,仿真得到的模型曲线与实际测试曲线吻合得较好,尤其对于阻尼力相对较小的系统,满足实际工程计算的要求,为研究橡胶对悬架动力学的影响奠定了良好的基础.     

橡胶隔振器迟滞阻尼特性识别的新方法

为了实现对含有橡胶隔振器的机械系统的建模和动力学分析,对隔振器的迟滞阻尼特性识别方法进行了研究.首先,对橡胶隔振器进行了正弦振动试验,获得不同频率,不同振幅下恢复力和位移之间的关系.接着,根据阻尼在一个振动周期内耗能相等的原则,把恢复力分解为弹性力和阻尼力,采用变刚度变阻尼法分别对不同频率下的弹性力和阻尼力进行了参数识别,获得了弹性系数和阻尼系数与振动频率之间的关系.然后,采用参数识别的结果,应用"大质量法"对含有橡胶隔振器的空心轴结构进行了建模和动力学分析,获得了质心位置响应加速度随频率变化的曲线.响应加速度的最大值为11.79 g(100 Hz).最后,对整个结构进行了正弦振动试验并把响应加速度曲线和相应的振动试验结果进行了对比分析.试验结果表明:计算的响应加速度最大误差为9.2%;可以满足工程计算精度的要求.证明了这种参数识别方法的正确性,应用这种方法可以使橡胶隔振器建模和分析过程统一化和规范化.     

金属橡胶Mooney-Rivlin修正模型试验

目的研究金属橡胶的本构关系,建立一种适用于工程计算和数值仿真的金属橡胶Mooney-Rivlin修正模型。方法基于金属橡胶变形过程中刚度非线性、可压缩的特点,将金属橡胶试件的变形分为“等容部分”和“体积部分”这2个部分,采用正交试验法研究加载速度、固相体积分数、丝径对金属橡胶变形“体积部分”的影响程度。结果试验因素对Mooney-Rivlin模型描述金属橡胶本构关系误差的影响顺序为固相体积分数>丝径>加载速度,其中加载速度对误差值的影响程度远小于固相体积分数和丝径。结论修正后的Mooney-Rivlin模型有较好的拟合效果,可以更好地反映金属橡胶非线性刚度的特性,为金属橡胶的实际应用提供了理论参考。     

液阻型橡胶隔振器非线性特性仿真分析

液阻型橡胶隔振器是汽车动力装置等系统的先进隔振元件。该文以惯性通道-活动解耦盘式液阻悬置为研究对象，建立了非线性动力学特性仿真分析的线性与非线性集总参数模型，重点探讨了模型中一些重要物理参数的识别方法。对BUICK轿车动力总成惯性通道-解耦盘式液阻悬置的动特性进行仿真，并与实验值进行对比分析，计算了该液阻悬置在不同的激振工况下，一些特征参数变化的规律，结果与液阻悬置的工作机理或实验值吻合。该建模与仿真方法对液阻悬置产品设计与开发具有一定的指导意义。     

利用序贯非线性最小二乘技术识别隔震支座模型的参数

为了研究隔震橡胶支座的力学特性,采用简化的Wen模型分析隔震支座的非线性动力行为,并用实验方法测试得到了该模型的力学相关参数。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,根据非线性系统状态参数估计理论,利用序贯非线性最小二乘方法估计该迟滞模型的非线性参数。该方法具有输入量少、计算精度高、易于实现的优点。通过进行两种地震波激励下的振动台实验,分析结果表明,这种简化的Wen模型能够模拟隔震支座的动态力学行为,而且应用该方法得到的隔震支座的模型参数与实际值比较一致,从而证明了该方法在橡胶隔震支座检测和健康状态评估中的有效性。     

氟橡胶与金属粘接用新型环氧树脂胶粘剂

用4,4’-二羟基二苯砜与E-51反应制备的树脂配制了可直接用于氟橡胶与金属粘接的新型环氧树脂胶粘剂,系统研究了胶粘剂的粘接性能及耐久性。结果表明:用于胺类硫化的氟橡胶与金属粘接时的平均拉剪强度大于6MPa,所制备试样在自然环境中放置一年后测试,其拉剪强度仍不低于6MPa。通过差示扫描量热法(DSC)和热失重(TGA)分析表明该胶不仅耐热性好,同时也具有很高的热稳定性。此外,所研制胶粘剂用于双酚AF硫化的氟橡胶与金属粘接时的平均拉剪强度大于4.5MPa,其对硅橡胶也有一定的粘接效果,已试用于汽车同步环中氟橡胶与金属的粘接。     

增强硫化橡胶与金属粘接的表面处理技术

表面处理是提高橡胶与金属材料粘接性能的重要工艺之一。介绍了目前用于硫化橡胶和金属表面处理的技术,如橡胶表面采用的硫酸法、氯化法、等离子体法、电晕放电法、UV及臭氧法等,金属表面采用的机械法、化学法、阳极氧化法等,提出了硫化橡胶与金属粘接表面处理技术的发展方向。     

304金属橡胶去应力退火工艺研究

探讨304金属橡胶去应力退火工艺研究,结果表明：去应力退火工艺显著改变金属橡胶的静态、动态损耗因子;退火温度、退火时间、金属橡胶密度以及冷却方式对金属橡胶静态、动态损耗因子影响的主次顺序存在较大差异;304金属橡胶去应力退火优组合为退火温度270[°C],退火时间25 m,密度1.6 g/cm3,水冷（应为油冷）,为金属橡胶的应用提供参考。     

金属橡胶减振器抗冲击特性有限元仿真研究

目的 提出一种用于工程计算的金属橡胶数值模拟方法,为制备缓冲性能良好的金属橡胶材料提供了理论基础。方法 建立金属橡胶减振器有限元模型,由Sprng-Dampr165单元定义金属橡胶材料;通过数值模拟,计算了不同负载质量对其抗冲击特性的影响,并对其进行可行性分析。结果 有限元结果表明,响应加速度峰值在负载质量为4.2kg时,最大误差为27.72%;在负载质量为9.8kg时,最大误差为38.15%,试验结果与有限元结果趋势相同,验证了其可行性。结论 当冲击载荷较小时,提出的数值模拟方法在模拟金属橡胶减振器的抗冲击特性时有着较好的表现。     

金属橡胶弹性阻尼元件各向异性特性的实验研究

研究了金属橡胶构件在不同方向的载荷作用下表现出来的各向异性，提出了用于分析金属橡胶材料内部结构的物理假设，并根据假设确定了各向异性研究的主要参数，然后通过实验研究进行了验证。实验结果表明，如果改变金属橡胶元件的相对高度，增加径向尺寸可以在很大范围内改变金属橡胶隔振器的径向刚度；要使金属橡胶隔振器的力学特性更近于线性，应让隔振器在径向范围内工作；如果隔振系统中含有多个承受压载荷的金属橡胶隔振器，则可以使其工作在与成型压力方向相垂直的方向。当相同结构和尺寸的钢元件和金属橡胶元件在承受剪切载荷作用时，这两种材料表现出了相同的刚度变化趋势。