橡胶减振元件多向承载分析相关问题的探讨

Ｍｕｌ ｓ效 应 ， 当 硫 化 橡 胶 经 历 加 载 一卸 载 一重 加 载 ｌｎ ｉ 即 过程 时 ， 载 曲线在 加 载 曲线 的下 面 ， 重加 载 时 ， 卸 且 随 着 应 变 的增 加 ， 力 应 变 曲 线 首 先 沿 着 卸 载 路 径 ， 随 应 并 着 应 变 的增 加 ， 力 应 变 曲 线 再 次 与 主 曲 线 重 合 ， 胶 应 橡
橡 胶 结 构 在 正 常 承 载 过 程 中 ， 胶 材 料 基 本 表 现 为 线 橡 性 特 性 ， 有 在 极 限 承 载 过 程 中 才 会 表 现 出 一 定 的 非 只
线性 效应 。
１２ ． 最 大 应 变历 程 效 应
应 变 效 应 ， 则 计 算 结 果 的精 确 性 就 无 法 保 Байду номын сангаас 。 否
的 这 种 静 态 应 力 软 化 现 象 ， 为 Ｍｕｌ ｓ 应 （ 图 ２ 。 称 ｌｎ 效 ｉ 见 ）
在 进 行 橡 胶 结 构 分 析 时 ， 数 分 析 项 目都 没 有 考 多
虑 橡 胶 材 料 的最 大 应 变 历 程 效 应 ， 实 上 橡 胶 材 料 的 事 最大应 变历 程效 应是 相 当明显 的 （ 图１ ［， 大应 变 见 ）１ 最 】 为 ２ ％ 的 应 力 应 变 曲线 与 最 大 应 变 Ｙ ５ ％ 的 应 力 应 变 ８ ￣２
橡 胶 减 振 元 件 多 向 承 载 分 析 相 关 问 题 的 探 讨
口 黄友剑 口 张亚新 口 郭红锋 口 刘建勋
４ ２ ０ １０ ７ 株 洲 时 代 新 材料 科 技 股 份 有 限公 司 湖 南 株 洲
摘
要： 橡胶 减振元件 多向承载 ， 材料 非线性 ， 结构 大变形， 使利用有限元技术预测元件性能异常 困难。 而实现 分析
１ ３ Ｍｕｌ ｎ ． ｌ ｓ软 化 效 应 ｉ
模 拟 橡 胶 件 多 向 承 载 需 要 考 虑 Ｍｕｌ ｓ效 应 Ｉ 。 ｌｎ ｉ ２ 在 】
进 行 橡 胶 材 料 的加 、 载 试 验 时 ， 去 材 料 永 久 变 形 后 卸 除 的 应 力 应 变 曲 线 ， 以 很 明 显 地 观 察 到 橡 胶 材 料 的 可
橡胶 减振元 件服 役工 况复 杂 ， 多 为三 向承载 ， 大 而 橡 胶 材 料 的 非 线 性 特 点 ， 胶 结 构 的 大 变 形 效 应 ， 利 橡 使 用 有 限元技 术 预 测元 件 的各 项性 能 变 得非 常 困难 。 因 而 试 图 利 用 有 限 元 的 分 析 结 果 来 实 现 对 工 程 实 际 的指 导成 为分析 工作 面临 的极大 挑 战。 此 ， 文从橡 胶材 为 本
料 的力 学 性 能 入 手 ， 过 一 个 工 程 问 题 的 计 算 ， 探 讨 通 来 橡 胶 减 振 元 件 多 向 承 载 分 析 需 要 考 虑 的几 个 问题 。
１ 橡 胶 材 料 的 力 学特 点
为 准 确 理 解 及 把 握 橡 胶 材 料 的 变 形 特 性 ， 高 橡 提 胶 结 构 的 ｙ－ 精 度 ， 胶 材 料 的 非 线 性 特 点 、 大 应 变 ｊ 析 橡 最 历 程 及 静 态 承 载 时 的 Ｍｕｌ ｓ效 应 ， 进 行 橡 胶 分 析 需 ｌｎ ｉ 是
结果 对 工 程 实 际 的指 导 更 是 分 析 工作 面 临 的极 大挑 战 。 为此 详 细介 绍 了橡 胶 材 料 的 非 线性 特 点 、 构模 型 的失 稳 特 征 ， 本 提 出 了针 对橡 胶 结构 的 承 载 特 点 、 应 大 变形 需要 的 网格 布 局 的设 计 思 路 ， 适 并在 此 基 础 上 ， 对 一 款 典 型 的 工 程 橡胶 结构 进 针 行 刚 度及 疲 劳预 测 。 程 分 析 实践 表 明 ， 确把 握 橡胶 材 料 的 力 学 性 能 、 用 系统 性 的加 载 方 式 ， 设 计 合 适 的 网格 布 局 工 准 利 在 的基 础 上 ， 分析 可得 到 对 工 程 实 际具 有 指 导作 用 的计 算 结 果 。 关 键 词 ： ｌ ｓ效 应 Ｍｕｌ ｉ ｎ 失稳 网格 布 局 系统 加 载 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ０— ９ ８２ ｌ ）３— ０ ３— ４ １０ ４ ９ （ｏ ｏ ｏ ０ １ ０ 中 图分 类号 ：Ｈ１５ ４ Ｔ ４ ． １
要 考虑 的问题 。 １１ 材料 非线性 ．
变 形 下 的 最 大 应 变 效 应 并 不 明 显 ， 时 分 析 结 果 并 不 此 会 因为 没有 考 虑 最大 应 变效 应 而产 生 过 大 的误差 。 但
是 在 分 析 大 变 形 的 极 限 承 载 ２ 况 时 ， 必 须 考 虑 最 大 １ ２ 就
橡 胶 材 料 力 学 性 能 中最 直 观 的 特 点 是 材 料 在 承 载
过 程 中 表 现 出强 烈 的 高 度 非 线 性 （ 图 １ … ， 别 是 进 见 ） 特 行 常 规 的 扯 断 强 度 试 验 时 ， 是 表 现 出 非 常 明 显 的 非 更 线 性 特 征 。 然 ， 设 计 产 品 结 构 时 ， 确 保 使 用 寿命 ， 当 在 为
分 析 橡胶 结 构 多 向承 载 时 ， 应 变 效 应对 橡 胶结 预 构 各 向 刚 度 的 影 响 相 当 明 显 ， 果 分 析 不 包 括 Ｍｕｌ ｓ 如 ｌ ｎ ｉ 效 应 ， 计 算 无 法 体 现 出预 应 变 效 应 对 刚 度 的 影 响 。 则 而 由于 试验 条 件 的 限制 ， 多研 究 工作 无 法 获取 分 析所 许 需 要 的 Ｍｕｌ ｓ参 数 ， 上 分 析 项 目与 工 程 目标 存 在 脱 ｌｎ ｉ 加 节 ， 是 无 法 把 握 及 理 解 橡 胶 的 Ｍｕｌ ｓ软 化 效 应 对 分 更 ｌｎ ｉ