基于Mooney-Rivlin模型的车用橡胶衬套刚度计算及试验验证

如何获取精确的橡胶衬套参数,不仅是橡胶衬套设计过程中的难点,也是汽车系统动力学关键问题.针对这一问题,基于Mooney-Rivlin模型建立某橡胶衬套有限元模型,研究橡胶衬套刚度特性,并将仿真结果与试验结果进行对比.结果表明,所建立的橡胶衬套模型可以获得与试验吻合较好的刚度曲线,仿真模型可用于指导橡胶衬套刚度设计.研究了其非线性特性,揭示其刚度变化规律,对汽车动力学分析方法进行了探索.     

筋腱连接器球形橡胶轴承刚度仿真与试验

为深入研究橡胶材料及结构参数对球形橡胶轴承刚度性能的影响,采用有限元方法对5种不同材料或结构的球形橡胶轴承进行分析研究,完成了球形橡胶轴承的压缩与摆动试验.对相应橡胶材料进行了材料试验,使用Abaqus/Standard建立橡胶轴承的二维轴对称模型和1/2三维模型,用Neo-Hooke、Mooney-Rivlin和Yeoh超弹性本构模型进行仿真.进行橡胶轴承的压缩与摆动试验,对有限元仿真进行对比验证.试验结果表明:丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶与天然橡胶制造的球形轴承,压缩刚度均会随着压缩位移上升而上升,摆动刚度均会随着摆动角度上升而下降;球形橡胶轴承金属层数量的上升会提高其竖直刚度,但对摆动刚度几乎没有影响; Yeoh本构模型在两种变形情况下均可以很好地拟合试验结果;在变形较小时,用MooneyRivlin本构模型进行仿真也可以得到较为准确的仿真结果;在压缩仿真中,形变较大时,Mooney-Rivlin本构模型无法表现出刚度迅速上升的阶段,因此仿真结果会小于试验结果;使用Neo-Hooke本构模型的仿真结果误差最大,在摆动仿真中完全无法使用.     

胶料硬度对超弹本构模型参数及橡胶弹簧刚度的影响

采用Mooney-Rivlin超弹本构模型,研究不同胶料硬度对超弹本构模型参数及胶料弹簧刚度的影响。对锥形橡胶弹簧进行垂向刚度仿真,并将仿真结果与弹簧刚度试验结果对比,发现不同胶料硬度对橡胶弹簧刚度有显著的影响。利用最小二乘法对现有的离散化数据进行拟合,得出超弹本构模型参数与胶料硬度的函数关系。基于正交试验方法,通过锥形橡胶弹簧刚度仿真试验,求得与实际胶料硬度对应的最佳超弹本构模型参数值C10=0.312,C01=0.087;锥形橡胶弹簧仿真刚度值与试验刚度值的相对误差仅为0.3%,具有较高的精度。     

发动机橡胶悬置有限元模型的建立及实验验证

用Mooney-Rivlin模型描述橡胶材料的本构模型, 通过橡胶单轴压缩试验确定橡胶材料的参数。根据发动机悬置简化模型, 计算预应力和激励频率。用CATIA建立橡胶悬置的三维模型, 在Hypermesh中采用六面体单元进行网格划分, 建立橡胶悬置的有限元模型。利用ANSYS对有限元模型求解, 用Matlab对求解结果进行处理, 根据得到的迟滞回线, 计算出橡胶悬置的静刚度、动刚度和滞后角。利用本文设计的橡胶悬置特性试验测试系统分别对前、后橡胶悬置进行静、动刚度试验, 将试验得到的橡胶悬置静、动刚度结果与有限元计算结果进行对比, 验证了有限元模型的正确性。       

汽车座椅静态刚度仿真分析及试验

根据试验数据建立了汽车座椅静态刚度仿真模型,采用HyperMesh软件进行模型建立,LS-DYNA软件进行运算.仿真结果与试验结果对比表明,各测量点的位移结果接近所建有限元模型具有较高的可信度,对座椅设计开发有极大帮助.     

重型数控机床深孔加工动力减振镗杆的设计与仿真

针对一般方法增加深孔加工镗刀刀杆静刚度的局限性,采用了一种新颖的增加刀杆动刚度的思维方法,对内藏式减振刀杆进行了设计.在多体动力学理论基础上,利用软件ADAMS以及ANSYS构建了集成的系统平台.在此基础上,对重型数控机床深孔加工动力减振镗杆的设计进行了仿真验证.仿真结果表明,该设计能够有效地提高刀杆的动刚度,减小刀具径向跳动量,提高表面加工质量.     

橡胶衬套刚度对悬架特性的影响

对ADAMS/Car中衬套刚度的计算进行了说明,在此基础上建立了一个双横臂悬架的刚弹耦合模型。通过ADAMS/Insight对各个衬套的刚度进行灵敏度分析,分析了衬套刚度的变化对车轮定位参数和悬架刚度的影响,得出车轮定位参数随橡胶衬套刚度变化的规律。选取刚度变化对车轮定位参数影响较大的衬套力比例因子作为设计变量,选取车轮外倾角、前束、主销内倾角、轮距为优化目标,对不同的衬套取不同的比例因子,通过ADAMS/Insight自动完成设计的空间组合,并进行仿真计算。根据目标函数对设计空间过滤,最终达到对车轮定位参数的优化设计。     

基于ANSYS的简支梁桥柔性墩纵向力分配研究

在刚度耦合模型的基础上,采用大型有限元分析软件ANSYS建立三维实体有限元模型,对连续桥面简支梁桥柔性墩纵向力分配进行仿真分析,通过有限元模拟值与采用刚度耦合模型得到的计算值对比分析表明,刚度耦合模型计算墩顶水平力是合理的,结果是可靠的.采用节点耦合的方式模拟板式橡胶支座,采用弹簧-阻尼单元模拟滑板支座是可行的.     

柱面透视投影模型下的全景环形透镜畸变校正

根据全景环形透镜的成像机理特点,提出了用柱面透视投影模型来对图像畸变进行校正.在柱面投影模型中,空间直线的投影不再是直线,而是一个短轴不变的椭圆.首先建立含有畸变参数的全景环形透镜柱面校正模型,将空间直线点映射为柱面的椭圆上的点,然后使用投影长度和为零的条件,将环形像面上的点拟合为柱面上的最佳椭圆,求出变形校正参数,进而校正全景环形像.仿真和真实图像实验表明,环形图像的切向和径向畸变得到了校正,误差达到了亚像素级.     

基于ANSYS的电磁轴承径向磁场分布及特性分析

基于ANSYS软件对电磁轴承径向磁场分布和磁场力进行仿真与计算,得出径向磁感应强度、磁位矢量以及电磁力的数据,并将其导入到建模输入程序,再采取电磁场逆问题的方法,实现全永磁体的结构模型设计.     

基于液固耦合有限元分析的驾驶室液压悬置结构参数

通过材料试验确定了所研究驾驶室液压悬置橡胶材料的本构模型。分别建立了液压悬置的固体模型和液体模型,将其导入有限元分析软件中建立了液固耦合模型。利用准静态分析方法计算了液压悬置的静刚度,并与试验数据进行了比较。在动刚度分析中,液体流动参数采用K-Epsilon RNG紊流模型,计算了液压悬置的动刚度和相位角,并与试验数据比较。经过试验验证,表明所建立的驾驶室悬置液固耦合有限元模型是正确的。利用所建立的有限元模型分析了悬置主要结构参数对其动特性的影响。     

某高水头弧门伸缩式水封选型计算

考虑橡胶类材料具有超弹性、不可压缩性和大变形等特性,对高水头弧门伸缩式水封进行了非线性(材料、几何、接触非线性)有限元分析,指出某常规断面水封存在翼头主应力、接触应力集中、封头外偏移量大的缺点.并将水封翼头圆弧加大,封头加高、加宽以及对封头外形做适当调整后进行计算,结果表明上述改进有效地改善了常规断面应力分布不均和水封封头外偏移量大的缺点,为高水头弧门伸缩式水封的断面形式设计提供了有益参考.     

有限元法计算偏心对径向磁轴承参数的影响

分别利用磁轴承的线性化模型和非线性有限元法(FEM)计算转子偏心时对磁力、电流刚度和位置刚度的影响,并通过算例进行了比较．结果表明,线性化模型不能完全预测主动磁轴承当转子偏心时的性能,而非线性FEM可以有效的解决这个问题,计算结果与实际情况更接近,从而为分析和设计主动磁轴承提供有力的依据．     

梁杆结构稳定性分析中的传递矩阵模型缩减法

为了准确地分析梁杆结构的稳定性问题并降低系统刚度阵的阶数,提出了基于传递矩阵法和精确有限元的模型缩减法.将具有弹性支撑的非共线链式分支子结构当作一个超单元,结合梁单元精确刚度阵,使用传递矩阵法联系两端载荷和位移关系,得到该超单元在整体坐标系下的刚度阵,且该刚度阵为与普通梁单元同阶的对称方阵,可直接组装到系统刚度阵中.求解该缩减后系统刚度阵的行列式可得到结构的欧拉临界力.由于子结构的内部自由度不出现在系统刚度阵中,在保证计算精度的同时极大降低了系统刚度阵的阶数.典型算例的稳定性分析验证了方法的正确性和有效性.     

大型双槽渡槽动力特性分析

采用 2 0结点空间块体单元剖分渡槽槽身和槽墩 ,分别用耦合自由度、低刚度块体单元、多个弹簧单元模拟槽身横向拉杆和加劲肋、渡槽槽内水体及盆式橡胶支座 ,建立大型双槽渡槽结构动力分析的有限元模型 ,并对南水北调水利工程某大型双槽渡槽进行了多工况动力特性分析 ,探讨了渡槽横向拉杆、槽内水体及盆式橡胶支座等多种因素对渡槽整体动力性能的影响 .计算结果表明 ,渡槽横向拉杆对渡槽的横向动力特性影响不可忽略 ,盆式橡胶支座竖向刚度在一定范围内影响渡槽的动力特性 ,槽内水位的高低及分布情况对渡槽的动力特性影响很大 .     

发动机橡胶悬置元件的疲劳寿命分析与预测

在对发动机悬置橡胶元件受力分析的基础上,建立发动机橡胶悬置元件的有限元模型.通过非线性有限元分析,得到发动机橡胶悬置元件的应力云图,并确定裂纹发生的初始位置.然后,对橡胶悬置元件疲劳寿命的影响因素进行阐述,得到发动机橡胶悬置元件在不同载荷下的最大Green-Lagrange应变,并以其作为疲劳破坏参数,预测发动机橡胶悬置元件的疲劳寿命.     

有限元法在砌体结构分析中的应用

目的 研究有限元法在空间砌体结构分析中应用的可行性。并提出模拟砌体带裂缝损伤状态的有限元建模及分析方法．方法 进行砌体结构模型拟静力试验及脉动测试．并采用等效体积单元法对空间砌体结构模型进行有限元分析．在对有限元模型的优化更新研究中，以损伤状态下的识别刚度作为目标函数。根据结构位移、抗侧移刚度及外荷载三者的内在关系，通过调整弹性模量优化有限元模型来模拟砌体带裂缝工作状态，并对比拟静力试验及动态测试识别结果进行理论分析．结果 利用所提出的有限元建模及分析方法很好地模拟了砌体结构完好及带裂缝损伤状态下的工作特性．有限元模型计算分析结果与实测值具有良好的一致性．结论 采用等效体积单元（RVE）可以准确模拟空间砌体结构的材料特性．利用动态测试数据结合反演理论进行结构模型的优化更新方法可有效模拟砌体结构的带裂缝工作状态，并有效地考虑砌体材料的离散性问题。     

水润滑橡胶轴承动态刚度和阻尼测试方法研究

针对水润滑橡胶轴承动态刚度和阻尼测试过程中信号混杂等问题,采用了频谱分析法来测定其动力参数,从而有效避免来自外部环境中的信号干扰,使得试验结果更加准确、可靠。试验采用两次激振法对正置结构的水润滑橡胶轴承试验台进行两次不同频率激振,与以往的激振输入输出不同,该测试方法的输入量为位移激振,输出量为力,然后通过频谱分析法,计算出水润滑橡胶轴承的动力特性。最后,利用该方法研究了载荷和转速对水润滑橡胶轴承动力特性的影响。研究表明该方法能有效避免旋转轴涡动产生的径向不平衡力所造成的激振力难以准确控制等问题,提高了测试精度和准确度,为水润滑橡胶轴承动态刚度和阻尼测试提供了新手段。     

基于灵敏度分析的机枪结构动力修改研究

介绍了机械结构灵敏度分析的基本理论，探讨了用有限元法进行结构优化和灵敏度分析的一般过程．以某型机枪的枪架为例建立了有限元结构分析模型，选择枪架的弯曲刚度、扭转刚度和整枪的第一阶固有频率为性能约束，根据灵敏度分析结果，按高强度、轻质量的要求，选择出有效的设计变量进行了重量最轻和性能最优的结构优化．同时，利用试验测试数据对优化前后武器的动态响应进行了仿真对比．结果表明，优化后武器的射击频率与固有频率的匹配更加合理，提高了武器的射击精度．