橡膠減振器的非線性力學行為及特性研究.pdf

1、橡膠減振器(Rubber Damper)在工程領域中應用廣泛，而且隨著各種工況環(huán)境人性化的要求、儀器設備精度要求和可靠性要求的提高，減振系統(tǒng)設計的精度要求也在不斷提高。如，應用在各種車輛系統(tǒng)和船舶工程中，應用在風機、粉碎機以及機床等機械系統(tǒng)中的橡膠減振器等等。
　　關于橡膠減振器減振系統(tǒng)的許多設計相關問題，現(xiàn)時較成熟的技術(shù)，只能進行靜態(tài)設計和過于簡化的動態(tài)設計。一些動態(tài)理論和實驗技術(shù)，仍然只處于試驗研究和減振效果驗證上。在工程設計

2、中，對其非線性動態(tài)力學行為和動態(tài)力學特性參數(shù)的理論和實驗研究較少，尤其缺少對其高度非線性動態(tài)系統(tǒng)性能研究的實驗方法和理論。而橡膠減振器的設計必須獲得這些理論和實驗的支持，才能實現(xiàn)符合工況環(huán)境要求的更精確的設計。在依靠經(jīng)驗進行的工程設計和現(xiàn)有的部分非線性有限元軟件應用中，大多都采用靜態(tài)或準靜態(tài)特性參數(shù)，或者是利用簡化的線性動態(tài)理論，進行橡膠減振器的設計。
　　本論文的實驗研究表明，依賴靜態(tài)性能和理論的設計與動態(tài)工況環(huán)境大多數(shù)是不相符

3、的，設計中缺少設計動態(tài)參數(shù)和動態(tài)理論。這也就造成橡膠減振器設計技術(shù)與各種生產(chǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)的脫節(jié)。也就是說，由于橡膠減振器動態(tài)力學性能和力學行為理論及實驗上的缺陷，造成了橡膠減振器設計精度低、性能不可靠的現(xiàn)狀。關于橡膠減振器的非線性力學行為和特性研究及其實踐應用問題，一直以來是科技界和工程界的較前沿問題。
　　應用在車輛系統(tǒng)中的橡膠減振器，處于動態(tài)工況環(huán)境，主要起減振耗能作用的是橡膠高分子材料，而橡膠高分子材料屬于超彈性材料，其力學行為

4、體現(xiàn)為固體彈性和液體粘性之間的一種力學行為。其靜態(tài)和準靜態(tài)力學行為體現(xiàn)為高度非線性特征，具有強烈的時間和溫度依賴性，與載荷頻率、載荷幅度和變形形式等有關。往往綜合了多種非線性問題，如高度的材料非線性，幾何大變形的高度非線性和接觸邊界的非線性問題。本論文在深入研究各種車輛系統(tǒng)常用橡膠減振器的結(jié)構(gòu)組成，靜動態(tài)力學行為及性能的理論和實驗設備，及其工況環(huán)境的基礎上，從宏觀和細觀兩個層面上，依據(jù)流變學的研究方法，進行其靜、動態(tài)運動規(guī)律研究及靜、動

5、態(tài)特性研究，通過研究其多種非線性的理論和實驗結(jié)果，獲得了一些關于車輛橡膠減振器非線性問題的理論和實驗設備的研究成果。
　　為了獲得減振橡膠材料的靜、動態(tài)特性，基于非線性系統(tǒng)靜、動力學的基本原理，有限元技術(shù)和振動測控技術(shù)，研究建立了關于橡膠減振器的靜態(tài)超彈性和動態(tài)粘彈塑性的基于結(jié)果分塊疊加的非線性系統(tǒng)建模方法和數(shù)力模型;設計了車輛橡膠減振器的動態(tài)性能測控系統(tǒng);進行了橡膠減振器的數(shù)力建模和有限元求解技術(shù)研究;獲得了一些橡膠減振器多種非