基于非线性有限元的橡胶隔振器压缩刚度的研究.pdf

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1、2014年11月机械设计与制造工程NOV．2Ol4第43卷第1l期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．43No．1lDOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．11．016基于非线性有限元的橡胶隔振器压缩刚度的研究秦洪艳(三江学院机械工程学院，江苏南京210012)摘要：借助ANSYS软件完成了压缩状态下矩形橡胶隔搌器的非线性有限元分析，总结了矩形橡胶隔振器压缩刚度计算公式中形状系数的确定方法，并与传统经验公式进行了比较。关键词：矩形橡胶隔振器；形

2、状系数；非线性有限元中图分类号：TB535文献标识码：A文章编号：2095—509X(2014)11—0074—03由于橡胶材料具有良好的弹性性能和缓冲功面积A与自由面积A的比值凡有关，如图1所示。能，工程机械设计中通常采用橡胶隔振器达到支形状系数的表达式为：承、限位、隔振及减噪的目的。m=凡)，=AL／AF(3)为了方便设计计算，通常将复杂形状的橡胶隔振器看成是几个简单形体的叠加。国内外对典型形状的橡胶隔振器刚度计算方法进行了研究，一些机构也总结出计算典型橡胶隔振器刚度的经验公y式。但橡胶属于典型的非线性弹性材料，其使用

3、性能随橡胶配方、使用环境、隔振器造型及受力变形量而变化，因此传统的经验公式具有一定的局限性。L—一———一J本文借助有限元分析软件ANSYS对压缩状态图1矩形橡胶块下的矩形橡胶隔振器进行非线性有限元分析，从而对于矩形橡胶隔振器来说得到矩形橡胶隔振器压缩刚度计算公式中形状系数的表达式，此表达式同样适用于其他形状的橡胶一—：墨”一2(L+B)．H隔振器。式中：￡为矩形隔振器的长；为矩形隔振器的宽。只要确定了形状系数m=n)的表达式，橡1矩形橡胶隔振器压缩刚度的计算胶隔振器的压缩刚度可以通过式(2)计算。而橡橡胶作为一种非线性弹

4、性材料，其基本的物理胶材料的形状、硬度、变形量都会对形状系数m产性能不会由于外表形状的改变而改变，但制成隔振生影响。器后它的弹性模量不再是橡胶材料的弹性模量，上海橡胶研究所总结的形状系数经验公式是：而是表观弹性模量E。表观弹性模量与弹性模量m=1+l·5n一2n+2·5nf4的关系为：(适用于凡>0．2时)、E=m×E(1)日本机械学会总结的形状系数经验公式是：因此，橡胶隔振器压缩刚度的计算公式为：m=1+2·19n(5、·m．K=一·E(2)』』(适用于正方体，n较小时)一式中：A为橡胶块的约束面积；为矩形橡胶块的m=l

5、一0·39n一2·73nf6)高度；m为形状系数，其大小与橡胶隔振器的约束(适用于正方体，n较大时)收稿日期：2014—10—20作者简介：秦洪艳(198l一)，女，山东潍坊人，三江学院讲师，硕士，主要从事车辆振动方面的研究。·74·