橡胶悬架弹簧建模与非线性特性分析.pdf

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1、第51卷第5期V01．5lNo．5农业装备与车辆工程AGRICu删RALEQUn’MENT&VEHICI正ENGINEERING2013年5月May2013doi：10．3969巧血Sn．1673—3142．2013．005．009橡胶悬架弹簧建模与非线性特性分析李季，李秋实(230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院)[摘要]以某橡胶悬架弹簧为研究对象，基于橡胶材料的超弹性本构方程，综合运用Hype皿e8h和Ahqlls有限元分析软件建立了某橡胶悬架的橡胶弹簧非线性有限元接触模型，论述了橡胶弹簧有限元模型

2、的建立过程，对其非线性刖度特性进行了仿真计算。得到的结果与试验测试数据有较好的一致性，此模型可为橡胶弹簧结构的参数优化提供理论支持。具有一定的工程实用价值。[关键词]橡胶悬榘；橡胶弹簧；有限元分析；非缌洼[中圈分类号]u463．33[文献标志码]A[文章编号】1673—3142(2013，D5埘36—04Moddi鸣柚dN蚰曲e盯曲a功ctIensti璐Analysisof瑚lbb盯sus】pen萄伽S硼增UJi，uQiushi(CouegeofMech蛐ical蛐dAutom洲veEngi北ering，Hefeiun

3、ive鸭畸ofTecllIlolog)r，HefeiC蚵，AIllluiProvi∞e230009，Cllina)【Ah咖啊lct】A瑚bbersu印衄si帅．spring鹪the陀searchobject，8ccoIdingtotllembbermdterialhyI抡ml聃ticconstitutiVeequa。tion，tIIerubber叩ringnon_linearfiniteelementconta【ctmodelofanlbbersuspensionisegta_blishedusingHype册esh蚰

4、dAb越IIls6IIiteelement佃alysis∞fham，meprocess0festablishingmemodelisdiscus眈dandits咖line趾s幽e鹞char∞t商s-6csaIesimllla把dandcalcIll砒ed．TheresllltsobtainedamingDoda皂田eementwimt11eexpefi眦ntalte8tdata．Thismodelc趴pmvidetlleorelic8l叭ppcInfbrtIlepammeteroptimizalionoftllestr

5、Llctll】陀oftllembber叩ring．[1【eywor凼】mbbersuspension；mbberspring；finileekment蚰alysis；n∞一line肛O前言近年来，橡胶悬架在工程车辆和重型载货汽车上逐渐得到应用，与传统的钢板弹簧悬架相比，橡胶悬架具有体积小、重量轻、可变刚度等优点。橡胶悬架的变刚度特性最大程度地减轻了不平路面引起的振动．并且能满足悬架在不同载荷下具有等固有频率的要求，使得车辆无论在空载状态还是满载状态。都拥有良好的行驶平顺性。本文采用有限元分析软件Abaqus对某搅拌车上

6、的橡胶悬架弹簧进行仿真，研究其非线性刚度特性，并与试验数据作对比．验证了理论分析的正确性。1橡胶材料超弹性本构方程及悬架弹簧材料特性1．1橡胶材料超弹性本构方程橡胶材料的应力一应变行为是弹性的，但却是高度的非线性。在外力作用下产生远超过弹性极限应变量的应变，而卸载时应变可恢复到原来状态。这种材料行为称为超弹性[11。超弹性材料的应收稿日期：2013—02．26惨回日期：2013-03_08力应变关系由应变势能U描述，定义为：材料中每单位体积储存的应变能等于应变的函数，因此∥也称为应变能密度函数。Abaqu8提供很多种超

7、弹性材料模型：A删da—Boyce形式，Mdow形式，Mooney—Rivlin形式，neo—H00keaJl形式，Ogden形式，多项式形式，简化多项式形式，‰旆形式和V龃derW枷s形式[2】o多项式形式的应变势能是常用韵形式之一，可以表达为N皓∑q(厶一3)‘(，2—3，+∑告(厶一1)五(1)i可。lI2I”i其中，[，_一应变势能；厶——弹性体积比；，l、，2——在材料中的扭曲度量，Ⅳ，G，D广一材料参数。如果材料是完全不可压缩的，则可以忽略上述公式中的第2部分。可以把，，和，2看作两个独立变量。由3个主拉伸

8、比所决定。2，l=A1+A2+A3(2)厶：Ai2+A-2“：2(3)厶=Al+A2+A3(3)其中A。，A：，A厂主拉伸比。如果项数Ⅳ为l，则初始剪切模量m和体积模量凰给出为第5l卷第5期李季等：橡胶悬架弹簧建模与非线性特性分析37鳓=2(co，+c。。)，K=寺(4)工，l此时应变能密度函数的公式为U=C10(，。一3)+co