编织-嵌槽型金属橡胶的压缩性能研究

编织-嵌槽型金属橡胶是一种新型弹性阻尼材料。为了研究该种材料的压缩性能,对其进行了压缩试验,并从细观角度对试验结果进行了分析。提取了结构单元模型,建立了构件的本构关系模型,并通过计算结果与试验数据的比较对本构关系模型进行了验证。结果表明:编织-嵌槽型金属橡胶构件的压缩变形分为线性阶段和硬化阶段两个特征阶段;金属丝之间的摩擦系数、线圈的几何参数等因素都会对编织-嵌槽型金属橡胶构件的刚度产生影响;建立的本构关系模型可以较好地描述材料的载荷-位移关系。

编织-嵌槽型金属橡胶制备工艺及试验研究

介绍了编织-嵌槽型金属橡胶的工艺方法。通过压缩试验,对比了编织-嵌槽型金属橡胶与普通金属橡胶的静态特性,研究了密度和厚度对编织-嵌槽型金属橡胶压缩性能的影响。结果表明:工艺参数相同时,编织-嵌槽型金属橡胶在承载能力、隔振频带以及性能的一致性等方面均优于普通金属橡胶;增大密度会使编织-嵌槽型金属橡胶的刚度升高,并使其线性阶段缩短;厚度对材料线性阶段的刚度和范围影响不大,而厚度的增加会降低材料在硬化阶段的刚度。

编织-嵌槽型金属橡胶的力学性能和阻尼性能

为解决低刚度金属橡胶在实际应用中的不足,制备了不同密度和厚度的编织-嵌槽型金属橡胶,并对其进行了静态力学试验和动态力学试验,研究了密度、厚度对金属橡胶静态刚度的影响以及频率、振幅、预压载荷对金属橡胶动态阻尼性能的影响。结果表明:密度和厚度的增加均会增大金属橡胶的静态刚度;频率对金属橡胶动态阻尼性能的影响不大;随着振幅的增大,金属橡胶的动态刚度减小,阻尼耗能逐渐增多;随着预压载荷的增大,金属橡胶的动态刚度增大,阻尼耗能逐渐增多。

正弦位移激励对编织-嵌槽型金属橡胶隔振系统动态特性的影响

设计、制作了编织-嵌槽型金属橡胶隔振器,并对其进行动态特性试验。通过建立非线性恢复力模型,考察该隔振系统线性刚度系数、三次非线性刚度系数以及一次粘性阻尼系数随正弦位移激励的变化情况,分析振幅和频率对编织-嵌槽型金属橡胶隔振系统动态特性的影响。结果表明:随着振幅或频率的增大,编织-嵌槽型金属橡胶隔振器的刚度逐渐减小,阻尼略有降低,且振幅或频率的增大会使该隔振系统振动响应幅频特性曲线的带宽变窄。

编织-嵌槽型金属橡胶在不同温度下的压缩性能

在不同温度(25,100,200,300℃)下对编织-嵌槽型金属橡胶试样进行静态及动态压缩试验,研究了温度、频率、振幅等参数对压缩性能的影响。结果表明:随着温度的升高,试样的刚度和阻尼均先降低后增大;试样的密度越大或变形量越大,则静态刚度受温度的影响越大;随着频率的增大,试样的动态刚度略有降低,阻尼变化很小;随着振幅的增大,试样的动态刚度减小,阻尼增大。

基于细观结构表征的编织-嵌槽型金属橡胶本构模型

通过对编织-嵌槽型金属橡胶的细观结构进行简化,将其等效成了线圈以串并联形式连接而成的组合系统。依据刚度-变形曲线的特点,将构件的压缩变形过程分为了线性阶段、非线性阶段及高次非线性阶段,建立了对应的本构模型。该模型包含了丝径、弹性模量、丝材密度等基本工艺参数,从理论上解释了编织-嵌槽型金属橡胶力学特性的物理本质。通过试验数据与理论计算结果的对比对模型进行了验证,结果表明该模型能够较好地表征编织-嵌槽型金属橡胶的力学行为。为材料力学特性的进一步研究以及指导材料的设计提供了理论依据。

高温环境下编织-嵌槽型金属橡胶的疲劳特性分析

采用拉-压式组合试验工装,以位移控制的加载方式对编织-嵌槽型金属橡胶进行了疲劳试验,研究了常温(25℃)及高温(300℃)环境下编织-嵌槽型金属橡胶在不同加载振幅下的疲劳特性,并通过平均刚度、等效黏性阻尼系数及其损伤因子对构件的损伤演化过程进行了表征。结果表明:编织-嵌槽型金属橡胶构件的疲劳损伤形式表现为磨损、断丝以及塑性变形;构件在各种试验条件下的疲劳过程均可分为刚度强化期和刚度衰减期,而构件力学性能的衰减主要发生在刚度衰减期;温度的升高或振幅的增大均会显著增大构件的积累损伤,进而缩短其使用寿命。

考虑温度效应的编织-嵌槽型金属橡胶准静态压缩本构模型

基于Sherwood-Frost本构方程,并结合材料的特点对考虑温度效应的编织-嵌槽型金属橡胶本构方程的组成及各项的表达形式进行了讨论及确定。根据准静态压缩试验得到的不同温度下编织-嵌槽型金属橡胶材料的试验数据,拟合了所构建本构方程中的参数,最后结合不同密度试件在不同温度下的试验数据,通过仿真对本构方程进行了验证。结果表明仿真结果与试验结果之间具有较好的一致性,所构建的本构方程基本可以满足对高温环境下编织-嵌槽型金属橡胶准静态本构关系的预估要求。