微孔聚氨酯粘弹性材料动态力学性能的有限元模拟

在不同温度下,对WJ-8微孔聚氨酯粘弹性材料进行动态粘弹性试验,研究了它的储能模量和损耗模量与温度、频率以及应变幅值之间的关系;采用一到四阶广义Maxwell本构模型对扫频试验数据进行拟合,最后选用四阶Maxwell模型参数,采用Hypermensh和Abaqus软件对微孔聚氨酯弹性垫板的动态性能台架试验进行有限元模拟,并将模拟得到的存贮刚度、损耗因子与试验值进行了对比。结果表明：在-20-100℃的温度区间,该材料的储能模量和损耗模量均随温度升高而呈单调减小;当频率为0-5Hz时,储能模量和损耗模量随着频率的增大而增大;在0-4%的应变幅值区间,随着应变幅值增大,损耗模量逐渐增大,储能模量逐渐减小;存贮刚度的模拟值与试验值的平均相对误差为5.2%,损耗因子的平均相对误差为9.1%,证明了有限元模拟结果的准确性。

橡胶弹性元件低温刚度预测

进行温度为20℃,0℃,-10℃,-20℃,-30℃,-40℃的橡胶试样单轴拉伸试验,研究不同应变水平下橡胶材料本构曲线的割线模量随温度变化的规律。定义橡胶试样在低温下本构曲线的割线模量与常温下的割线模量之比为橡胶材料的温度因子,将其表示为多项式函数的形式,并利用橡胶试样拉伸实验数据拟合得到不同应变水平下的温度因子。对锥形橡胶弹簧进行常温下的刚度仿真,通过温度因子对锥形簧常温下的刚度进行修正,预测其在低温下的刚度,并进行锥形簧产品在常温和低温下的刚度台架试验,结果表明环境温度高于-20℃时,预测刚度误差小于8%,满足工程使用要求,但是当环境温度低于-30℃时预测刚度误差较大。

微孔聚氨酯弹性材料的力学性能研究

为了分析微孔聚氨酯弹性材料的力学性能,分别对微孔聚氨酯弹性材料式样进行了拉伸和压缩试验;再利用拉伸与压缩试验数据对常见的经典超弹本构模型进行拟合,得出了相应的本构模型参数;通过误差分析对各种本构模型在不同应变条件下的适用性进行了分析探讨;最后,用拟合出的本构参数对高铁轨道用WJ-8扣件的微孔聚氨酯弹性垫板的静刚度进行数值模拟,有限元仿真结果与产品试验结果进行对比,说明了Yeoh模型、Van der Waals模型和Ogden N=3模型的预测值与试验值的相对误差分别为8.44%,7.83%和5.93%,Ogden N=3模型相对于其他模型具有更高的预测精度。

橡胶弹性支座动态承载特性及其影响因素分析

基于复刚度理论,采用正交实验法,对风力发电机橡胶弹性支座进行动态性能实验,研究载荷频率、载荷幅值、预载荷诸因素对弹性支座动态性能的影响规律.实验结果表明,橡胶材料的动态性能与载荷频率和幅值具有显著的相关性.频率增加,橡胶弹性元件的弹性刚度和阻尼因子明显增大;幅值增加,弹性刚度减小,阻尼因子却逐渐增大.对实验数据进行方差分析,表明载荷频率对动态性能的影响最大,其次是载荷幅值,预加载因素影响非常有限.

有阻尼吸振器参数优化与应用

针对某一特定频率下的振动问题,优化有阻尼吸振器参数来对其进行吸振。先对悬臂梁进行模态分析,得到对振动贡献最大的频率并确定吸振器的安装位置;然后,应用单自由度质量感应法得到动力吸振器在主振动系统上安装位置点的等价质量和等价刚度,并由其组成一个等效的单自由度系统;建立吸振器的数学模型,并基于理论推导出具有单自由度的动力吸振器的解析解,得到吸振器的3个参数;以悬臂梁为例,应用Abaqus软件仿真附加吸振器前后测试点的振动响应。仿真结果显示,安装动力吸振器后,测试点的振动得到显著降低,证实了吸振器的有效性。

橡胶弹性元件低温刚度预测方法

在20,0,-10,-20,-30,-40℃下,对橡胶材料进行单轴拉伸试验,采用4种常用类型本构模型拟合试验数据,得出不同温度下的模型参数,并利用拟合优度对模型拟合效果进行评估,结果表明Ogden3和4阶模型拟合效果最好。分别考虑环境温度以及温度场的改变(从室温20℃逐步降低至-40℃)对橡胶力学性能的影响,对锥形橡胶弹簧在各试验温度下施加垂向载荷的刚度进行预测,并对产品进行相应的刚度试验。试验结果表明,仿真分析中若考虑温度场的改变对橡胶力学性能的影响,刚度预测精度显著提高;在环境温度低于-20℃时,仿真分析有必要考虑温度场的变化而产生的热应力对橡胶弹性元件刚度的影响。

FlowVision软件在轮胎噪声仿真中的应用

基于FlowVision流体仿真软件,采用流固耦合方法对轮胎的近场噪声进行数值模拟。流场可视化结果给出了滚动轮胎周围流场的运动情况。对比近场噪声仿真与试验声压级结果可知:试验和仿真结果有明显的指向性;90°测点仿真频谱与试验结果的峰值频率误差仅为4~8 Hz,试验、仿真与理论计算结果具有良好的一致性。

基于四极子声源的轮胎管腔共振噪声研究

基于流固耦合仿真,应用计算气动声学方法对轮胎管腔共振噪声进行研究。滚动轮胎引起周围流体微粒间的相互作用被视为分散的四极子声源,基于Lighthill理论进一步求解并分析近场噪声和声学特性。通过对比接地前端、接地后端和胎侧位置声源的声辐射结果和频谱特性,验证了轮胎管腔共振噪声的产生机理。