筋腱连接器球形橡胶轴承刚度仿真与试验

为深入研究橡胶材料及结构参数对球形橡胶轴承刚度性能的影响,采用有限元方法对5种不同材料或结构的球形橡胶轴承进行分析研究,完成了球形橡胶轴承的压缩与摆动试验.对相应橡胶材料进行了材料试验,使用Abaqus/Standard建立橡胶轴承的二维轴对称模型和1/2三维模型,用Neo-Hooke、Mooney-Rivlin和Yeoh超弹性本构模型进行仿真.进行橡胶轴承的压缩与摆动试验,对有限元仿真进行对比验证.试验结果表明:丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶与天然橡胶制造的球形轴承,压缩刚度均会随着压缩位移上升而上升,摆动刚度均会随着摆动角度上升而下降;球形橡胶轴承金属层数量的上升会提高其竖直刚度,但对摆动刚度几乎没有影响; Yeoh本构模型在两种变形情况下均可以很好地拟合试验结果;在变形较小时,用MooneyRivlin本构模型进行仿真也可以得到较为准确的仿真结果;在压缩仿真中,形变较大时,Mooney-Rivlin本构模型无法表现出刚度迅速上升的阶段,因此仿真结果会小于试验结果;使用Neo-Hooke本构模型的仿真结果误差最大,在摆动仿真中完全无法使用.

筋腱连接器球形橡胶轴承竖直压缩刚度分析

为了使张力腿平台筋腱连接器在承受巨大压力的同时降低转矩,连接器内部设计有橡胶轴承.对于球形橡胶轴承,针对橡胶的泊松比对球形橡胶钢板层叠结构性能的影响展开研究,提出了一种橡胶轴承初始压缩刚度的计算方法,通过仿真与试验的方法进行验证,结果表明理论计算与仿真和试验结果拟合程度较高.通过对比分析得到了橡胶泊松比和橡胶层的形状系数对橡胶轴承竖直刚度的影响规律.当橡胶材料泊松比由0.49增加到0.499 95时,橡胶轴承竖直压缩刚度上升了9.93倍.当泊松比趋于0.5时,压缩刚度趋于收敛.提高形状系数可以提高橡胶层的压缩刚度,形状系数越大,泊松比对橡胶层压缩刚度的影响越明显.