橡膠隔振器動力學(xué)性能及設(shè)計方法研究.pdf

1、橡膠隔振器是一類應(yīng)用極為廣泛的工程隔振元件，但由于其設(shè)計方法的局限性，使得橡膠隔振器已難以滿足工程應(yīng)用發(fā)展的要求。為此本文基于橡膠材料的本構(gòu)理論、非線性振動系統(tǒng)的建模和求解方法、有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，對橡膠隔振器設(shè)計中的理論、方法和技術(shù)展開了全面而深入地研究，探索出準(zhǔn)確、高效、實用的橡膠隔振器設(shè)計方法。 為了構(gòu)建適用于隔振橡膠材料的本構(gòu)模型，首先研究了橡膠材料在靜態(tài)下與應(yīng)變率無關(guān)的超彈性本構(gòu)關(guān)系，然后建立了與應(yīng)變率相關(guān)的粘彈性

2、本構(gòu)方程，提出了將超彈性和粘彈性兩部分相結(jié)合的粘超彈性本構(gòu)模型。通過廣應(yīng)變率下兩種橡膠材料動態(tài)響應(yīng)的模型預(yù)測結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)對比，證實了該本構(gòu)模型可以準(zhǔn)確地描述隔振橡膠在實際工程應(yīng)用環(huán)境下的動態(tài)力學(xué)行為。 針對現(xiàn)有的橡膠隔振系統(tǒng)建模方法的不足之處，提出了將有限元建模和試驗建模優(yōu)勢互補的橡膠隔振系統(tǒng)建模方法。在有限元建模部分，通過粘超彈性有限元材料模型的二次開發(fā)以及對模型修正方法的改進(jìn)，使得有限元模型可以更加準(zhǔn)確地描述橡膠隔振系統(tǒng)的

3、非線性動態(tài)特性；在試驗建模部分，將推導(dǎo)的粘彈結(jié)構(gòu)集中參數(shù)模型以及跡法模型進(jìn)行參數(shù)擴展和統(tǒng)一表達(dá)，建立了既能合理描述橡膠隔振系統(tǒng)的遲滯非線性本質(zhì)又能滿足一定精度要求的非線性動力學(xué)模型，充分依據(jù)模型特點和各參數(shù)的物理特性發(fā)展了參數(shù)分離辨識方法，可以提高辨識精度，減少試驗次數(shù)，該數(shù)學(xué)模型和參數(shù)辨識方法同樣可應(yīng)用于橡膠隔振系統(tǒng)的物理試驗建模方法中。通過兩個建模實例驗證了橡膠隔振系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和參數(shù)分離辨識方法的準(zhǔn)確性和適用性。 針對橡膠隔

4、振系統(tǒng)的非線性動力學(xué)模型，采用諧波平衡法、統(tǒng)計線性化方法和頻響法、分段時域分析法等近似解析求解方法，對確定性振動激勵、隨機振動激勵以及沖擊激勵時橡膠積極、消極隔振系統(tǒng)的響應(yīng)求解進(jìn)行了研究。定性分析了激勵條件、物理參數(shù)對橡膠隔振系統(tǒng)動力學(xué)性能的影響，探討了剛度和阻尼的匹配控制問題，研究成果為橡膠隔振系統(tǒng)兼顧隔振、緩沖雙重要求的優(yōu)化設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。 基于橡膠隔振系統(tǒng)的動力學(xué)性能分析，建立了橡膠隔振系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步結(jié)