隨機振動激勵下汽車副車架用橡膠襯套的力學(xué)特性分析.pdf

1、近年來,橡膠襯套或橡膠支座作為減震元件被廣泛的應(yīng)用于汽車底盤中,主要集中在發(fā)動機、變速器、傳動軸與車架或車身的連接處,以及懸架系統(tǒng)中。主要作用是衰減發(fā)動機、傳動系及路面?zhèn)鬟f到車身的振動,可以在很大程度上改善車輛的NVH性能。因此,研究橡膠元件的力學(xué)特性及疲勞特性具有非常重要的意義。
　　由于橡膠材料的幾何和材料雙重非線性使得橡膠產(chǎn)品的常規(guī)設(shè)計非常困難,對橡膠力學(xué)特性及疲勞壽命的研究長期以來一直停留在實驗驗證的階段。近些年隨著有限元

2、技術(shù)的發(fā)展,人們可以利用大型有限元分析軟件來對橡膠產(chǎn)品進行非線性有限元分析,大大縮短了設(shè)計周期,提高了產(chǎn)品的設(shè)計精度和可靠性。
　　首先,對橡膠襯套的三維實體模型利用HyperMesh軟件進行映射網(wǎng)格劃分,建立橡膠襯套的有限元模型,然后在ABAQUS軟件有限元仿真環(huán)境下通過適當(dāng)?shù)牟牧?、單元、接觸等特性選取,再設(shè)置特定的邊界條件,對橡膠襯套進行有限元分析。計算得出在特定載荷下橡膠襯套應(yīng)力最大值的位置,并與實驗中出現(xiàn)裂紋破壞的零件進行

3、比較,確定橡膠襯套非線性有限元分析的可靠性。
　　其次,完成了橡膠襯套的疲勞試驗,動靜剛度測定試驗,阻尼測定試驗等,試驗結(jié)果驗證了有限元分析的正確性。
　　第三,簡單介紹了橡膠襯套結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本思路和流程,并用HEEDS軟件具體完成了該橡膠襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(主要針對小位移段的剛度要求),實現(xiàn)了對橡膠襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化流程的自動控制。優(yōu)化結(jié)果完全可以作為橡膠襯套的改進方案,進行深入的設(shè)計研究。
　　最后,根據(jù)橡膠襯套

4、的最大應(yīng)力要求,及襯套的靜剛度要求,利用OptiStruct軟件對橡膠襯套進行拓撲優(yōu)化設(shè)計,拓撲優(yōu)化的結(jié)果為橡膠襯套的結(jié)構(gòu)改進設(shè)計提供了設(shè)計思路。
　　本文在完成橡膠襯套的疲勞試驗、動靜剛度測試試驗及阻尼試驗的基礎(chǔ)上,基于橡膠的超彈性模型,完成了橡膠襯套的非線性有限元分析,并與實驗結(jié)果進行對比,研究表明有限元分析中所得到的靜剛度曲線與試驗測定的靜剛度曲線基本一致,有限元分析中模型的應(yīng)力最大處正是疲勞試驗中發(fā)生裂紋破壞的零件的裂紋起