舰用隔振橡胶超弹性力学本构模型研究

针对舰用橡胶隔振器设计过程中橡胶材料超弹性力学参数匮乏的问题,本文结合弹性力学、超弹性体材料本构模型等相关理论,开展舰用隔振橡胶材料的三种拉伸试验;通过对九种常用本构模型综合拟合分析,选择Yeoh模型作为舰用隔振橡胶材料本构模型;对舰用隔振器进行静态仿真分析和静态试验,验证了所建本构模型的准确性。本文的研究成果可为舰用隔振橡胶材料超弹性力学特性分析、舰用隔振器设计计算等研究提供材料数据和方法思路,具有一定的工程指导意义。

寿命周期构型变化类橡胶减振器使用寿命评估

针对现有橡胶减振器寿命计算理论的局限性和部分橡胶减振器使用寿命评估困难的问题,提出将橡胶减振器分为寿命周期构型不变类橡胶减振器和寿命周期构型变化类橡胶减振器两类,并归纳了后者的5个主要特点。首先,分析了其失效机理和寿命特征参数选取原则;然后,设计并开展了基于力控制温度应力加速的构型变化类橡胶减振器加速退化试验,给出了试验数据处理方法和基于加速试验的橡胶减振器寿命评估方法;最后,确定了被试橡胶减振器寿命特征参数退化轨迹模型及温度应力加速模型。结果表明,使用加速模型外推计算的正常温度下减振器使用寿命与实际使用情况较为吻合。本研究对寿命周期构型变化类橡胶减振器的使用寿命评估工作具有一定的指导意义。

膜式气囊隔振器帘线缠绕角度研究

在对某型膜式气囊帘线缠绕结构简化的基础上,运用几何分析和应力计算求得该型膜式气囊帘线的理论平衡缠绕角,并提出等效平衡缠绕角的概念。利用有限元仿真验证理论分析结果的正确性和等效平衡缠绕角的存在性。研究结果为膜式气囊设计与制造中的参数选取和工艺简化提供理论依据。

气囊隔振器囊体帘线等效平衡缠绕角理论与试验研究

针对气囊隔振器囊体帘线理论平衡缠绕角计算结果复杂,难以指导实际生产过程中气囊囊体帘线铺设的问题,对气囊隔振器的基本理论、囊体帘线平衡缠绕角理论和帘线等效平衡缠绕角理论进行了阐释和研究,通过算例分析,给出算例气囊隔振器的性能参数理论值、帘线理论缠绕角度以及囊体帘线等效平衡缠绕角的计算和选取方法,并进行了有限元仿真验证。对按等效平衡缠绕角缠绕帘线的气囊隔振器样机开展承载试验和静、动态特性试验,试验结果表明,样机主要参数的测试值与理论计算值十分吻合,证明了等效平衡缠绕角理论的正确性和工程上的可行性。研究结论表明,气囊隔振器囊体帘线等效平衡缠绕角理论对于气囊隔振器的研制具有重要的指导意义和实用价值。

橡胶减振器动态载荷谱提取与实验室载荷谱编制

为满足装备用橡胶减振器设计、鉴定验收及寿命评估对减振器在装备振动环境下的载荷谱的需求,详细介绍了对实采振动信号进行预处理的方法,给出对预处理后的信号开展频谱分析和滤波处理的方法,制定了对处理后的振动信号进行功率谱计算分析的思路。以实采橡胶减振器振动加速度信号为例,编写Matlab实现程序,编制了相应的实验室随机振动载荷谱。本文的研究成果对舰用橡胶减振器的寿命和可靠性研究及试验开展具有一定的指导意义。

气囊隔振器囊壁骨架层平衡性研究

气囊隔振器囊壁帘线层满足平衡性时的理论缠绕角度的取值随囊体波纹角变化而变化,导致其帘线铺设时工艺复杂。针对该问题,文中提出取值恒定的帘线最优等效平衡缠绕角的概念,并推导出其计算公式。结合算例理论分析,有限元仿真分析和试验研究,验证了帘线最优等效平衡缠绕角概念的存在性和正确性。研究成果可为气囊隔振器的设计生产提供理论依据和指导。

一种橡胶材料超弹本构等效试验方法

为解决试验室条件不足、等轴拉伸试验开展困难等问题,根据单轴压缩与等轴拉伸等价关系,开展橡胶材料单轴拉伸和等效等轴拉伸本构试验,拟合得到最接近试验结果的2阶多项式本构模型参数,对比船用橡胶减振器静变形的有限元计算结果和试验结果发现,该本构模型可较好地描述橡胶减振器的力学性能。

基于三维实体仿真模型的气囊隔振器刚度特性研究

为解决二维轴对称模型或三维壳单元模型准确度不高和后处理空间不足的问题,本文使用Abaqus软件,利用三维实体单元模拟气囊囊壁,使用rebar单元模拟帘线层建立气囊隔振器模型,可有效提高仿真模型准确度,并建立气囊囊体模型对其等效平衡缠绕角进行仿真分析。开展不同载荷下气囊刚度特性试验,对比气囊气压-载荷特性、垂向静刚度等参数仿真计算结果和试验结果,表明仿真精度较好。本文的研究成果对下一步气囊隔振器疲劳寿命与可靠性研究具有一定指导意义。

一种基于刚度准则的橡胶减振器设计方法

静刚度作为评价橡胶减振器整体性能的主要参数,是减振器产品设计的关键指标之一。本文通过理论推导建立橡胶减振器静刚度计算模型,使用Abaqus有限元仿真软件对静刚度模型计算结果进行验证,证明了刚度计算理论的正确性。接着以静刚度模型为设计基础,建立舱室环境下橡胶减振器的约束条件,实现了在额定静刚度和限位器高度下橡胶减振器的结构尺寸设计。

一种小变形宽载荷适应性低频隔振器研究

针对载荷变化范围大、允许位移量小的特殊设备用隔振器设计难以兼顾小变形量和低固有频率的问题,通过两端叠加式弹性体结构设计,结合有限元仿真分析,提出了一种具备在宽载荷范围内保持较低固有频率和较小变形量的隔振器设计方案,并通过静、动态性能测试,验证了隔振器样机可以满足设计要求,证明了设计方案的可行性。该研究成果对载荷变化范围较大设备的隔振元器件设计有一定的指导意义。

一种基于囊壁骨架层的气囊隔振器爆破压力预测方法

针对气囊隔振器爆破压力参数所需试验工作量较大且成本较高的问题,以某型JYQN气囊隔振器为例,建立气囊隔振器有限元模型,并分别得出气囊承载特性曲线和帘线拉伸强力特性曲线。对比承载特性试验曲线结果表明,仿真模型精度较好。通过Weibull分布对芳纶帘线断裂强力试验数据进行分散性拟合,将帘线断裂强力期望值代入帘线拉伸特性曲线,得到气囊隔振器预测爆破压力。通过气囊隔振器爆破压力试验验证预测结果的精度,结果表明,结合帘线拉伸特性曲线和帘线断裂强力建立的气囊隔振器爆破压力预测方法精度较高,该方法可用于JYQN系列气囊隔振器爆破压力的预测。

弧形管疲劳寿命预测研究

弧形管是一种常用的管路连接件,在服役时长期受到大位移疲劳载荷的作用。传统工程实践中针对挠性接管处于疲劳载荷在可靠性检验多采用抽样试验方法,该方法存在试验成本高,置信度差的缺点,且未从失效机理上对弧形管疲劳失效进行有效分析。本文将汽车行业橡胶件疲劳寿命预测常用的裂纹萌生法应用于弧形管。通过单轴疲劳拉伸试验,建立基于各种疲劳损伤参数的寿命预测模型,结合弧形管三维实体有限元仿真模型和寿命预测模型,对拉压工况下的疲劳寿命进行预测并通过加速试验进行了验证。该论文研究结果可用于指导弧形管疲劳可靠性设计。