橡膠減振器的非線性力學(xué)行為及特性研究.pdf

1、橡膠減振器(Rubber Damper)在工程領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，而且隨著各種工況環(huán)境人性化的要求、儀器設(shè)備精度要求和可靠性要求的提高，減振系統(tǒng)設(shè)計(jì)的精度要求也在不斷提高。如，應(yīng)用在各種車輛系統(tǒng)和船舶工程中，應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、粉碎機(jī)以及機(jī)床等機(jī)械系統(tǒng)中的橡膠減振器等等。
　　關(guān)于橡膠減振器減振系統(tǒng)的許多設(shè)計(jì)相關(guān)問題，現(xiàn)時(shí)較成熟的技術(shù)，只能進(jìn)行靜態(tài)設(shè)計(jì)和過于簡(jiǎn)化的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。一些動(dòng)態(tài)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，仍然只處于試驗(yàn)研究和減振效果驗(yàn)證上。在工程設(shè)計(jì)

2、中，對(duì)其非線性動(dòng)態(tài)力學(xué)行為和動(dòng)態(tài)力學(xué)特性參數(shù)的理論和實(shí)驗(yàn)研究較少，尤其缺少對(duì)其高度非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)性能研究的實(shí)驗(yàn)方法和理論。而橡膠減振器的設(shè)計(jì)必須獲得這些理論和實(shí)驗(yàn)的支持，才能實(shí)現(xiàn)符合工況環(huán)境要求的更精確的設(shè)計(jì)。在依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)有的部分非線性有限元軟件應(yīng)用中，大多都采用靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)特性參數(shù)，或者是利用簡(jiǎn)化的線性動(dòng)態(tài)理論，進(jìn)行橡膠減振器的設(shè)計(jì)。
　　本論文的實(shí)驗(yàn)研究表明，依賴靜態(tài)性能和理論的設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)工況環(huán)境大多數(shù)是不相符

3、的，設(shè)計(jì)中缺少設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)理論。這也就造成橡膠減振器設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)力學(xué)性能和力學(xué)行為理論及實(shí)驗(yàn)上的缺陷，造成了橡膠減振器設(shè)計(jì)精度低、性能不可靠的現(xiàn)狀。關(guān)于橡膠減振器的非線性力學(xué)行為和特性研究及其實(shí)踐應(yīng)用問題，一直以來是科技界和工程界的較前沿問題。
　　應(yīng)用在車輛系統(tǒng)中的橡膠減振器，處于動(dòng)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(xué)行為

4、體現(xiàn)為固體彈性和液體粘性之間的一種力學(xué)行為。其靜態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)行為體現(xiàn)為高度非線性特征，具有強(qiáng)烈的時(shí)間和溫度依賴性，與載荷頻率、載荷幅度和變形形式等有關(guān)。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(dòng)態(tài)力學(xué)行為及性能的理論和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，及其工況環(huán)境的基礎(chǔ)上，從宏觀和細(xì)觀兩個(gè)層面上，依據(jù)流變學(xué)的研究方法，進(jìn)行其靜、動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究及靜、動(dòng)

5、態(tài)特性研究，通過研究其多種非線性的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，獲得了一些關(guān)于車輛橡膠減振器非線性問題的理論和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研究成果。
　　為了獲得減振橡膠材料的靜、動(dòng)態(tài)特性，基于非線性系統(tǒng)靜、動(dòng)力學(xué)的基本原理，有限元技術(shù)和振動(dòng)測(cè)控技術(shù)，研究建立了關(guān)于橡膠減振器的靜態(tài)超彈性和動(dòng)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(shè)計(jì)了車輛橡膠減振器的動(dòng)態(tài)性能測(cè)控系統(tǒng);進(jìn)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