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橡胶衬套随频率变化的刚度和阻尼特性分析

作者:Simwe    来源:MSC    发布时间:2014-02-17    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛

橡胶等弹性体材料由于其特殊的刚度和阻尼特性已广泛应用于经受动态激励的产品中。在现代汽车设计中,研发设计人员往往会采用一些橡胶-钢结构作为弹性连接,例如发动机悬置、悬架系统中的橡胶衬套等弹性连接件。这些弹性连接件不仅可以起到减振降噪、提高乘员的乘坐舒适性的作用,对汽车行驶的平顺性、操纵稳定性、制动性等各方面性能也有着重要的影响。因此,为了更好的研究和了解部件、子总成乃至对整车系统的动态特性的影响,确定在特定的工作频率范围内橡胶减振结构的阻尼特性和密封行为是非常重要的。除此以外,桥梁、建筑结构中的橡胶减振结构在地震研究中的阻尼特性也越来越引发人们的关注。

为了精确模拟该行为,Marc在2013版本增加了采用粘弹性材料特性进行频响分析的功能,设计人员可通过频响分析中的粘弹性材料特性来计算与频率有关的刚度和阻尼特性,获得橡胶等弹性连接结构随频率变化的刚度和阻尼曲线。该模型支持Marc中已有的线弹性和超弹性材料模型,还可设定这些材料的热流变(TRS)特性,以及包括随频率变化的储能模量和损耗模量。在最新发布的Marc 2013.1版本中,上述与频率相关的材料模型进一步扩展了正交各向异性材料的定义,热流变粘弹性材料的shift function还可表示为Arrhenius函数。

下面以Marc2013用户手册(3.40)中提供的某橡胶衬套的频响分析模型为例,通过橡胶衬套在预载荷作用下的频响分析,介绍如何在Marc中考查橡胶衬套等弹性体减振部件的刚度和阻尼随频率变化的特性。

在上图所示的模型中可以看到,中心填充有橡胶材料(rubber)的钢结构部件(steel)套装(粘接接触)在空心轴(shaft)上。为简化结构,空心轴右端面的中心处指定了10Kg的集中质量用来代替与空心轴连接的剩余结构,该点通过rbe3多点约束连接到轴端的内表面节点上。具体如下图所示:

 
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