减振橡胶支座的非线性有限元分析

橡胶在工业上经常与钢或者其它金属结合在一起组成橡胶支座,这些支座在汽车、桥梁及建筑物上有着广泛的应用,它可以吸收由于振动所带来的能量。

橡胶支座的研制和开发已受到广泛的重视,但由于橡胶材料特性十分复杂,橡胶材料力学行为的理论研究非常困难,这在一定程度上影响了橡胶件产品的设计和应用。庆幸的是,随着计算机和有限元单元法技术的发展,人们已经有能力处理橡胶类材料的非线性问题。针对减振橡胶支座,本文主要进行了以下几方面的工作: 典型橡胶钢试件的非线性有限元分析。对无初始裂纹和含初始裂纹的橡胶钢双剪切试件进行非线性有限元分析,了解试件刚度和界面应力的变化情况。橡胶钢双材料试件由于机械载荷和环境的影响经常在粘接界面发生破坏而导致结构失效,借助有限元和断裂力学对界面破坏机理进行研究,得到的存在初始裂纹的试件变形与实验结果吻合较好。根据有限元结果计算出不同裂纹深度、不同载荷下的撕裂能,分析了试件的撕裂能与裂纹深度与载荷的关系。

橡胶-钢球支座的非线性有限元分析。针对橡胶的大变形及接近不可压缩的特点,对工程中常用的橡胶-刚球支座进行非线性有限元分析,了解了支座的刚度和应力的变化情况以及泊松比对两者的影响,得出的支座受轴向拉伸时的刚度与轴向变形关系。同时得出了支座受轴向拉伸时最易失效位置。 管状橡胶支座的非线性分析。利用ANSYS有限元分析软件对管状橡胶支座的轴向刚度和扭转刚度进行非线性分析。通过有限元软件选择合适的材料模型和单元用来后续分析。研究了管状橡胶支座受拉伸载荷和扭转载荷作用下的刚度,给出应变大小、形状因子等因素对支座刚度的影响。通过数据非线性回归得到轴向刚度和扭转刚度的经验公式,为实际支座的刚度设计提供了简便的计算方法。

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