动力稳定车金属橡胶弹簧非线性动刚度特性研究.pdf

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1、动力稳定车金属橡胶弹簧非线性动刚度特性研究刘光伟，王立华，刘栋玉，万鹏程(昆明理工大学机电工程学院，云南昆明650093)ResearchontheNonlinearDynamicStiffnessoftheDynamicTrackStabilizerMetalrubberSpringLIUGuang—wei，WANGLi—hua，LIUDong—yu，WANPeng—cheng(FacultyofMechanicalandElectricalEngineering，KunmingUniversityofScie

2、nceandTechnology，Kunming650093，China)摘要：金属橡胶弹簧的动刚度是进一步研究动0引言力稳定车整体性能的关键因素之一。根据动力稳定车金属橡胶弹簧本构参数，建立了金属橡胶弹簧有橡胶材料在国民经济的各领域有着广泛的用限元模型，基于LS—DYNA研究了金属橡胶弹簧途。橡胶材料具有显著的高弹性和非线性，在外的3个坐标方向的非线性动刚度。根据分析结果，力作用下，很容易发生极大的变形，但除去外力后又认为金属橡胶弹簧在不同的载荷、频率组合下其动回复到原来的状态，这是区别于其它材料的最主要刚度呈

3、现非线性变化。分析结果可为动力稳定车金特性．与普通弹簧相比橡胶弹簧具有体积小、性能属橡胶弹簧的优化设计提供理论依据。全、弹簧刚度设计范围大的优点，它可以最大限度地关键词：金属橡胶弹簧；本构参数；有限元分析；满足各种车辆设计的需要]。鉴于橡胶弹簧的重要非线性动刚度地位，国内外学者对其进行了广泛的研究，中图分类号：TH113Sjoberg。等研究了橡胶弹簧在隔振系统的非线性行为；姜洪源等对环形金属橡胶在隔振器中的应文献标识码：A用进行了研究，但对于橡胶弹簧动力学特性问题的文章编号：1001—2257(2011)02—

4、0038—03研究还不够深入。本文以某动力稳定车轴箱金属橡Abstract：Thedynamiccharacteristicsofmetal胶弹簧为研究对象，基于ANSYS／LS—DYNA研究—rubberspringareoneofthekeyfactorsforthe其动力学特性，以期为动力稳定车转向架动力学特performanceofdynamictrackstabilizer．According性的研究提供依据。totheconstitutiveparameterofmetal——rubberspring

5、，thefiniteelementmodelofitwasbuilt．1金属橡胶弹簧材料本构参数估算方BasedontheLS—DYNA，thenonlineardynamic法stiffnesscharacteristicsofthemetal—rubber描述橡胶材料力学特性的模型也比较多，其中springwereresearchedforX，Y，Zcoordinatedi—Moony—Rivlin模型以及OgdenModel使用较为广rections．Accordingtotheanalyticalresu

6、lts，the泛，本文选用Mooney—Rivlin模型来描述旁承橡dynamiccharacteristicsofthemetal—rubberspring胶弹簧材料的力学特性．并对应于ANSYS／LS—arenonlinearundertheloadsandfrequencyintheDYNA中的Mooney—Rivlin体积不可压缩模型。diversitycompound．Theresultsprovideatheoret—该模型用于体积不可压缩橡胶材料，可通过C。和icalbasistoresearcht

7、heoptimizationdesignofC。以及泊松比来定义变形能量密度函数[6：metal—rubberspring．1Keywords：metal—rubberspring；constitutiveW—C。(1～3)+C。1(2—3)+÷(C1。+厶parameter；finiteelementanalysis；nonlineardy—12C。)(-／g一1)+D(I。一1)(1)namiCstiffness』3C1o(5～2)+C。1(11一5)r、收稿日期：2010—09—26一———F—～基金项目：

8、云南省教育厅科学研究基金(09Y0073)·38·《机械与电子》2O11(2)金属橡胶弹簧非线性动刚度特性研究为保证不可压缩行为，建议泊松比取值在0．49属橡胶弹簧组成的实体模型，如图2所示。～O．5之间，小于0．49可能导致不稳定；设，z，。为主伸缩比，则变形张量的不变量_7]，，，。为：rI一+；+；2一；+；；十。2(2)一一lJ3-一^21^2；确定材料常数的常用