1、變形有限元分析橡膠隔振器大細(xì)時(shí)料貝軒很多豪特的狗理及北學(xué)特托如（fi弾性，易變形*且柔鞍性、用醪性"葩曲性及陽隔性十分憂SL區(qū)此械廣泛庖用于工業(yè)領(lǐng)域,，榛膠左T業(yè)卜兀寥G耳它金屬結(jié)合樂成葦強(qiáng)件用干支揮、挺動(dòng)隔離戒按劇護(hù)耶。ft膠陽掘器帥為典醱例子"槿膠為一種鼻刮祁彈性村科.受力過稈中只有形狀哉變而無體杞變化,井仲幫兒何與村料非線性'且WKI4料喘盤度個(gè)崎介質(zhì)、逾變?nèi)允?、加載速率及應(yīng)變顯尢小等岡累影4較戰(zhàn)品,因而對(duì)!（產(chǎn)品性能的準(zhǔn)確升析I甘困理R陸著計(jì)算機(jī)楸占限元狂技術(shù)的規(guī)庚+用有隈無對(duì)隠梶器、槍胎曽股1»產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)卄與労嚴(yán)誡為尙毋.樟膠具有材料卄裁性.大蜜

2、圧、不町壓黑特蠱.導(dǎo)掘有脫元分析走收效、術(shù)様定境準(zhǔn)確性荃尊困雉，因此,在有附元計(jì)算分靳中，采用臺(tái)適的本構(gòu)關(guān)系，構(gòu)建準(zhǔn)厲件1«元整型JL為甫婁此外*應(yīng)用眉軸冷購?qiáng)潢钠夷z站購件載值橫拒時(shí)+其結(jié)能啟戰(zhàn)大多依巔于材1績(jī)膠翅彈性本構(gòu)理論對(duì)標(biāo)膠本構(gòu)關(guān)幕的榷述主誓分摘晏；一類以連球料試*而有關(guān)文獻(xiàn)主要僞賈于本構(gòu)摸型的趣押”馬撞小-i*對(duì)脫納構(gòu)不同變辯模式F林料敦?fù)徇x取的研梵很少涉歷"通常認(rèn)為.眾用Ml詼掘數(shù)據(jù)忡異越全.數(shù)峨越爭(zhēng).計(jì)郭帝JRU辭繃“實(shí)琢上,輿實(shí)踽件及成本制約，迓疔定猿試驗(yàn)潢試校比難；期-方材料卓構(gòu)瓷築的息雜忤彼甯找到一岬盛塑T村料所有試臉數(shù)據(jù)（單釉拉忡.假軸1£堀

3、和貝I剪切）斷含一JL來用最小廉袪捲含本構(gòu)方AL*余購試執(zhí)教懦注往燒障低唧度.甚卒導(dǎo)致辭果嚴(yán)甫旳專壽實(shí)站IL固此*瞞究棵盒站慟不同曼械方式F變形減式尺胃眼兀仃析績(jī)霜材料試幹敷檢對(duì)荊瞋權(quán)擬幢膠站恂件的力學(xué)性施卜分重累。本文利用檢粧材料戟Mi拉憚.策輸壓鶴盤半面剪切試駐捕梟*罄干有*元分析軟件ABAQUS建立或陽攝瀟大變形軒限元模型.研亞様膠隔撮器住拉忡.壓裁-豹切杭念bMJH試騎數(shù)楓送取.陽到所吏心鮒戟腦與眩蓉曲A1,并與試驗(yàn)蜷呆對(duì)比,其目的在于尋我不弭受就（拉伸、醫(yī)編處焙切）狀態(tài)下對(duì)瞳的量tL材料損見“介質(zhì)力于理論為基礎(chǔ)；外一類棊干熱力學(xué)炕計(jì)。目前較成昌的車構(gòu)模1!為菇丁連鍍介質(zhì)力學(xué)理論的多項(xiàng)

4、式模型、(橫“模舉和基于轉(zhuǎn)力學(xué)統(tǒng)訃?yán)碚摰腁nudaBoyc<模型、VanderWaals棋型"心】。以連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論為基砂的方法認(rèn)為檢膠衣變形前后均各向同住橡膠材料體積彈性棋非常離可假定橡膠材料貝有完全不可壓細(xì)性。根據(jù)假設(shè)橡膠材料本恂關(guān)系可用應(yīng)變能函數(shù)表示，兩柯丙應(yīng)力張更表達(dá)式；為：“站2誥2器加(!)式中；/為單位張量上為左Ouchy*變形張盤.P為不町壓軸假設(shè)引入的靜水壓力/.為B的不變最：/>-«品(2)B的不變及主拉伸比關(guān)系為：A=A?*Aj*aJ./,»入:A；A)A)+A：A；厶入:A；入;宜變可我示為主應(yīng)變不變/,的麗«hr(

5、/ltil9/,),»用有多序式多項(xiàng)式價(jià)和也可表示為主拉仲比兒的efitt：r=W(A|tAn入J如(砂棋型，多項(xiàng)式模型考慮檢膠不可斥妹人對(duì)應(yīng)變能曲數(shù)無貞載£c“3)g3F(4)其中；G為常數(shù)材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到。取介1可得Moooey.Rirlin本構(gòu)模釦當(dāng)”0時(shí)廠0躬為詭端多項(xiàng)式模多項(xiàng)式楔熨取=1即為N«Hookcan本構(gòu)模型Ogdens放專應(yīng)變能函數(shù)為主伸長(zhǎng)的假設(shè)衛(wèi)搖用仲長(zhǎng)率作口變*將應(yīng)變能函數(shù)表達(dá)為：八壬殳(入Z冶入一3)(5)式中:叫可取任何ft血為*«>而心Mooney方程中包含的購項(xiàng)分別對(duì)應(yīng)于式(5)中叫-2.0：=2之特例=利用式(

6、I)得主應(yīng)力為：SsXm.A?-P.(i«it2t3)(6)主應(yīng)力壟為;6*(入：-府)O"en樓率預(yù)jfl拉倬'骸、Hdg變形均與實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)吻合.尤其在創(chuàng)貴爐軸拉伸、等比雙軸拉伸和純勇切組合數(shù)摒具有良好效果"3。盡甘減縮多項(xiàng)式模型莊預(yù)測(cè)組合數(shù)據(jù)不夠聖於但當(dāng)只用兎唧切(平面拉伸)放據(jù)時(shí)可定立較H確的材料K型，2育限元模型匿立11樣膠材料H婁確定確定椽膠材料棋型許先應(yīng)得到徵膠材料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)而準(zhǔn)確表征檢膠的力學(xué)性能僅依域強(qiáng)向拉伸試檢并不能完全描述材料包箔壓縮及剪切在內(nèi)的所有力學(xué)行為須對(duì)檢膠材料進(jìn)行包括單軸拉伸單軸壓堀、等雙軸拉伸、純剪切和體積試驗(yàn)等在內(nèi)的全部基越

7、試驗(yàn)?？紤]律發(fā)材料完全不可壓第性帑雙輸拉伸與單筑壓縮等效木文只對(duì)橡膠材料進(jìn)行單向拉伸、單向壓堀及純剪切試驗(yàn).單軸拉伸依居闔標(biāo)GB/T528-2009(tt化嫖膠或熱隼性橡膠拉仲應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定執(zhí)行采用班鈴星標(biāo)準(zhǔn)丨型試樣單壓緇采用DQ住型試樣依據(jù)CB/T1684-1985(ft化橡咬短時(shí)間靜壓縮試驗(yàn)方洙執(zhí)行'平面枚綽(雄啣切)依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/I528-2009執(zhí)行采用矩型平板試樣，寬度50nun標(biāo)茨5mm保證在拉伸方向長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于寛度以達(dá)到純剪切狀念。山干檢膠性能易受溫度形響控制試驗(yàn)亭環(huán)境溫麥為19X-21T.限本文僅給出ifl試名義應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖丨階示。234$名義股變(i)單軫拉伸K

8、SL&9(b)*»1W6M2S2OISI02J41名義瘦變(c)平面撿伸(>ffll吻基殆試撿曲"F*ITSebwickvtaioeofrubberiMtmalXMftK飩剪切2階減第*瑣式植.算2前Ogden壓F2前Ogdm拉圧剪Tab.ICocffidcBtofcocutituiivcmodel側(cè)=d326«(=2.3629M,>1.1309s>2.1921"(135$?C.00M6<0.0871O|=4.3325|&2=I246a,=-4.(M24禺«Q.(B3Ia,«5.257B卅0.8

9、75Sa,-0.25523酚gden妙O923a,-0.9914他0.0M60,-4.4491>0.0089%-5.4)63采用不同類型試鬢數(shù)據(jù)對(duì)橡膠漏扳器拉伸、壓縮、好切狀態(tài)下分別進(jìn)行數(shù)值計(jì)算其中本構(gòu)模教及擬合呆數(shù)如衷1所示。12膠值構(gòu)件有限元建模技術(shù)對(duì)近似不町壓縮材料大變形的有限元計(jì)算易逍成單元鎖死導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確及計(jì)算過程不牧斂等問超尚未出現(xiàn)朋免發(fā)生單元鎖死的通用播鈴盧則W總元鎖死與單元類屋網(wǎng)格分布及邊界條件材關(guān)。(0對(duì)體積不可壓48橡膠材料宜采用混合有限元格式建立蟆熨，即采用以位移、壓力共同作為甲元變債的雜交單元以獲得穩(wěn)定、町靠的仿真計(jì)算結(jié)果。且優(yōu)先透用低階線性單元因低階單元較

10、高階單元能更好堆模擬檢膠的扭曲大變形，不易發(fā)住單元時(shí)變C(2) 宜采用全積分單元因?yàn)闇p縮積分單元咳變較全積分單元崎變大用険堀枳分單兀易使單元鎖死導(dǎo)致計(jì)算中礫。鑒于全枳分計(jì)興輔度枳分相近用全枳分形式的雜交單元進(jìn)行橡膠大變彫有限元卄算更合適。(3) 對(duì)近叔不可圧蠟材料的大變形有限元計(jì)算，網(wǎng)怯丸分較蛍娶。較細(xì)網(wǎng)格單元壓力項(xiàng)收斂速度較慢易發(fā)生單元體枳!死情況，而財(cái)格丈粗彫響計(jì)算榊度。莊進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)需注J#大變形區(qū)域的網(wǎng)格形態(tài)卞可能使網(wǎng)格發(fā)生大變形后仍具有良好的單元幾何形命。(4) 為威輕不可壓縮材料瞅元體枳自飲可在材料浪熨中引人少*可壓縮性，使初始泊松比”搖近05.岡引人可壓給性少所得結(jié)果與用完全不

11、可壓編材料結(jié)杲非常接近:。(5) 應(yīng)采用盡可能小的時(shí)間步長(zhǎng)以保還求無結(jié)果的精度和可靠性C2.3MHwni元橫型慷膠蔽展器倒面示意圖獨(dú)圖2所示址體由天然俎成底板和M板由05B啊組良分別與橡膠墊體帖接.ft不可壓強(qiáng)大變形堆棋技術(shù)用有限元軟件ABAQUS金立核震器1對(duì)稱篠型如圖3所示。其中様膠體用8節(jié)點(diǎn)、全積分、線性位移/常壓力單元雜交單元(C3D8H).鋼板用非協(xié)調(diào)兀橫式單元(C3D8I)O芳慮橡膠和鋼扳粘接足夠牢固,用Tk處理兩者按觸'圖2面示慮的F.2SectwoMrhetnaticofrobbernoUlar圖3j/2wirw«元橫熨Fig.3l/2»)OBmct

12、xyGnileobocM3檢膠靜杰力學(xué)性能分析XI檢膠Wisfli拉伸下有阪元分析圖£為陽療器受拉后試驗(yàn)形魏圖與數(shù)值卄算的形荻圖比較由圖看出拉伸G,隔振器左右兩邊成*形狀數(shù)值計(jì)算：錯(cuò)果也證實(shí)這一點(diǎn)由于棟膠具科不町斥細(xì)性受力時(shí)只有形狀改變而體積幾乎無變化軸向受力時(shí)橫向及耶度力向收縮且上下麥面受約東號(hào)致中間收縮明SL從影駛圖退察數(shù)值模擬結(jié)果與試臉結(jié)果非和切令。SH拉忡岳諾繼圖F.4Tewiiemarpholo<ya£rubberinUlor圖5為檢膠陽振器拉仲下位移與戦荷曲線對(duì)比。陽中草軸拉伸表示只采用單給拉忡試酸數(shù)據(jù)，拉表示采用單軸竝伸和鈍剪切(平面拉伸)組合的試絵效砌

13、。由圖5可明顯舒出.只采用堆剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)與只采用拉侔試臉數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果雖Q勢(shì)與試鯊結(jié)果較一致但數(shù)血上存在較人俯差前若結(jié)果稍優(yōu)干后占。采用拉伸和鈍勢(shì)切組令的材料數(shù)據(jù)與采用拉伸、壓嫻及純剪切三者組合的試臉數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果與試臉結(jié)果作常吻合且采用拉伸+她勇切結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果最確近丙為隔檢蛙在受拉過程中不僅有拉伸且有剪切含純JJ切度*剪切行為的試臉效據(jù)對(duì)受拉下的計(jì)算結(jié)J®然而爲(wèi)*受拉變形不含壓第行為引入壓娼敎館不僅不能增加精度反會(huì)薛低擬合本構(gòu)模型輔度.9致結(jié)栗不準(zhǔn)薊°因比對(duì)竝伸狀態(tài)下的橡膠結(jié)構(gòu)件數(shù)值分析宜采用單輸拉伸純豹切組合數(shù)1K填充本構(gòu)駅i。壓編城剪切組合散塞結(jié)果筆*相同。由于隔按戀壓

14、軸F不存在拉伸變形行為拉伸試夠數(shù)據(jù)無用。因此.對(duì)壓靖狀態(tài)下檢咬結(jié)構(gòu)件有限元分析釆用單抽壓第個(gè)郭藥切的組合散據(jù)即可。353O252OISKiravJ-sr-如-M5KRMUKH8仲下位移七荷曲皺Fig.5MWezT轉(zhuǎn)curvciufrubbrfbboLuotinkmicnSO45的353O252OISIOMvfiw510152S圖7下位務(wù)-載術(shù)曲線陽7IMpbmBeel-lciMiingcurtofnbberuolukvinciNnfimMcm3.3AKHfiMU切下育限元分析圖8為檢膠隔按器受剪坊的形観圖白觀其形験.數(shù)值復(fù)擬結(jié)聚與試驗(yàn)結(jié)果校吻合32檢膠RlfiSlitt下有限元分析圖6為橡膠陽

15、扳器受壓后的形糧圖由圖看岀壓蝠后關(guān)按養(yǎng)成-iGT狀且在例板和橡膠接觸區(qū)域有思曲行為單元扭曲較明顯會(huì)孕致計(jì)算中Bh合珅引人町壓«rt.®大地處理網(wǎng)格有利于減緩單元從形較圖觀瞑無論2Effi£的載體形狀或塑曲的特殊區(qū)域飲值模擬結(jié)杲與試驗(yàn)結(jié)杲較致C圖6后影蛻圖Fig.6CompmsiocitnurpbokoofrwbberMlalorMtl20406080100120140垃咖nra«ttKMftisw切ig影毀圖F1&8Shrarrworpbolog)*alrubberol*torM2S2OISIO,zs«WR隔掠陸受壓下有限元分析比較分別

16、采用也膠集輔拉伸.純剪切、單第壓編單輸圧皓純豹切組合及卑軸拉伸圧第4純剪切組合的試監(jiān)數(shù)世其位與背曲線如圖7所示。由圖可知采»4tmn伸或策納壓縮試臉數(shù)據(jù)計(jì)算的位移與談荷曲線與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果存在較大侃免面采用純剪切敗據(jù)結(jié)果與試臉較氏近岡為對(duì)不可壓編材料平面拉伸號(hào)平面圧細(xì)具有零效性面平向壓縮試喩梢度優(yōu)于單釉壓編試臉、同受矩一樣,隔按科受壓下含有壓及剪切兩種行為速用單軸壓蠟和純剪切姐合數(shù)據(jù)町得到較擱倉結(jié)5R3岡此采用壓縮卜鈍剪切組合數(shù)據(jù)與采用拉伸國(guó)9WKRUSawVJttSTffiO-«fflft«Fi<.9Owphcement-kiedinKcum*erfrubb

17、eritohlard4u圖9為選用不同材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)檢膠陽振器剪切下位移與載荷變化曲線對(duì)比。由圖可知模擬隔廉器噸切狀公下若只選單一試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)采用單輸壓箔或境前切試夠數(shù)粧。采用組合材料試驗(yàn)數(shù)粥計(jì)算結(jié)果優(yōu)于采用單一試驗(yàn)數(shù)那計(jì)算結(jié)果且采用拉伸爪篦宛聘切結(jié)果與試駛結(jié)果量接近。與拉伸與壓編不間.礴厳器莊勇切狀冬下含有單軸拉伸單軸庶縮及剪切的所有變形棋式冬求采用的據(jù)須袖播誅三種變形行為因此需采用爪軸押伸亀輔爪編純片切組合的材料本構(gòu)關(guān)系'4結(jié)論(1) 対嫖膠茅不可汗端材K大變形令限元分析.應(yīng)優(yōu)先采用全枳分線性雜交單元，網(wǎng)格劃分應(yīng)斥城保if阿恪發(fā)生大變形后仍凡良好的熾元幾何形態(tài)金林料模壇中引入少味可壓縮性有利減輕不可壓她林料單元體枳白鑲。(2) 對(duì)檢膠結(jié)構(gòu)件丹屜元分