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1、惯性平台新型金属橡胶减振器非线性特性分析王佳民，裴听国(中国航天科技集团第16研究所.西安710100)摘要概述了金属橡胶材料的构成及特性在简要介绍库仑摩擦阻尼产生机理的基础上•通过对干摩擦理想模型及线性双滞迟恢复力的分析•运用非线性振动理论中的谐波平衡法及傅立叶级数分析技巧，对含有位移三次非线性的粘性阻尼双线性滞迟隔振系统进行了硏究;通过对不同参数下系统振动递率变化规律的分析，得出了一些有用的结论•为惯性平台新型金属橡胶减振器(以下简称MRD)的研制提供了理论依据，矢键词：惯性平台：金属橡胶；减振器；非线性
2、；分析中图分类号：V4I612文献标识码：A文章编号：100021328(2()()4)03202562060刖吕MRD是为适应新型号武器系统恶劣力学环境条件而研制的一种新型惯性平台减振器。它不仅具有较好的动.静态特性,在高真空、高低温条件下儀正常工作,而且抗腐蚀、保存期不受限制，从而克月E了目前平台常用橡胶减振器随时间老化这一致命垂点因此,MRD具有广阔的应用前景，尤其是在册空航天等军事领域＞由于MRD影响动.静态特性参数的因素较多，其设计目前在国内主要依靠经验及试凑，缺乏系统的理论基础.因而MRD在惯性平
3、台上的应用尚处于探索阶段1金属橡胶材料(MRM)的构成及特性金属橡胶材料(MctalRubbcrMaterm1),简称MRM,是一种新型精细结构材料。它是由金属丝经过螺旋成型拉长缠绕毛坯.模压等几道工序制成,由于其内部结构是金属丝相互交错勾联形成的空间网状结构，类似于橡胶的大分子结构，因而得名。11金属橡胶材料(MRM)的构成MRM是用细金属螺旋丝来代替高聚物中的螺旋分子链，通过金属螺旋丝的各种缠绕方式和压制成型，来模拟螺旋分子通过化学交联反应最终形成体型高聚物的过程，金属螺旋丝之间的相互勾联相当于高聚物中支
4、化链节的作用，因此称其为金属橡胶材料。基于MRM的构成机理，因此，它具有类似于橡胶的弹塑性性质。在受到振动力作用时，由于细金属螺旋丝之间的摩擦、滑移、挤压和变形，可以耗就大量的能量而起到大阻尼粘弹性材料的作用;同时,它是由金属丝制成的具有空状结构的金属制品，苗具有很高的静、动态强度•通过选用不同的金属丝，既可以在无腐蚀、非高温条件下应用，也可以在高温有腐蚀的恶劣环境中正常工作，而且保存期不受限制•也不会产生挥发性物质,可以在高真空环境中使甩总之，这种材料既具有较高的损耗因子来消科振动能量•又具有较好的导热性能
5、，克服了一般橡胶材料和粘弹性材料对温度过于敏感的缺点由于MRM具有上述优异性能,而且这种材料的研究和应用在国内基本上还处于起步阶段•因此,研制出这种材料并用来制作新型减振器，不但可行,而且具有非常广阔的应用前景
6、。2库仑摩擦阻尼的产生机理及其理想模型MRD在受到振动位移时，会由于金属丝间的摩擦、挤压和变形而耗散大量的振动能量，因此可以归于库仑摩擦阻尼减振器一类21库仑摩擦阻尼的产生机理及其理想模型在机械结构产生振动的过程中,当相互压紧的两个表面有滑动趋势或者出现相对滑动时，这两个表面之间就会产生一个抵抗继续滑
7、动的反力，这就是干摩擦力、也称为库仑摩擦力。由干摩擦力而产生先肉眼看上去很光滑的工程表面,放在显微镜下观察时，会发现它是由许多个显然不规则的尖峰和凹谷所组成:当两个表面在载荷的作用下发生接触时、表面上多数微凸体的尖端处产生局部焊合2,同时许多峰谷彼此啮合。若有一侧向力F施加于上表面使两个表面有相对滑动的趋势时，焊合处及啮合的峰谷间即产生阻力，只有当力F大于这些尖峰和焊合处的强度而产生剪切时•两表面才会产生相对滑动,这个剪切力就是这两个表面间的最大静摩擦力。物体表面产生相对滑移后•残存的和新生的峰谷在载荷作用下
8、又会产生局部焊合和啮合.因此，接触面上仍然有阻力，这就是动摩擦力。一般情况下.滑动过程中焊合点和啮合峰谷数比静止状态时少,啮合得也比较浅，所以，动摩擦力比静摩擦力要由于时间.温度运动历程(记忆效应)甚至湿度都会影响静摩擦力的大小，因此，从满足工程计算精度要求出这样，库仑摩擦力可以表示为：)AJVVr>0鬥二IZV,<0G)式(1)中:A为摩擦副间的摩擦系数;八为接触表面的正压力;V，为摩擦副间的相对速度上式通常简写为：Ff=A/Vsgn(yr；(2)式⑵中：1Vr>0sgn(Vr)=0Vr=0L1Vr<0因此
9、，在一个具有库仑摩擦阻尼的单自由度系统中,可以得到如图1(G所示的库仑摩擦理想模型即邓哈达(DenHartog)模型宀。库仑摩擦力&与位移的关系可用图1(b)表示,其时域波形为理想方波,见图1(c)。AB(b)库仑摩擦力与位移的关系(b)Relatbnshipbetweencoulombfrictbnforceanddisplacement■■A*145jLt：Y►■03(-/xJV2,■3F(c)
