本文關(guān)鍵詞：液阻型橡膠襯套動力學(xué)特性的實驗與計算方法研究

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【摘要】：為了控制來自發(fā)動機、變速器、路面及車輪不平衡等干擾激勵引起的振動及噪聲,提高車輛的安全性、舒適性及操縱穩(wěn)定性,襯套型橡膠隔振器在發(fā)動機動力裝置、車身及底盤懸架上得到廣泛的應(yīng)用。與典型的橡膠襯套相比較,液阻襯套可在特定頻率范圍內(nèi)提供較大的粘性阻尼�，F(xiàn)階段,與國外橡膠隔振器廠家相比,國內(nèi)廠商自主設(shè)計開發(fā)液阻襯套的能力較弱,有必要對液阻襯套的相關(guān)設(shè)計理論及關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行全面深入的研究。本文的具體工作如下:(1)采用解析的方法對液阻襯套及液阻懸置的作用機理進(jìn)行對比分析。比較兩者的連續(xù)方程、動量方程及傳遞力方程;通過分析對應(yīng)的等效機械模型,對比了兩種液阻隔振器慣性通道內(nèi)液體的等效質(zhì)量及阻尼的放大倍數(shù);通過慣性通道內(nèi)流量響應(yīng)及液室內(nèi)壓強響應(yīng),闡釋了兩者作用機理的差別;對比了液阻襯套與液阻懸置特征參數(shù)點及阻尼比的取值范圍;提出利用統(tǒng)一集總參數(shù)模型對兩種液阻橡膠隔振器動力學(xué)特性進(jìn)行分析的方法,為兩種液阻隔振器的改型設(shè)計提供參考。(2)以單慣性通道式、雙慣性通道式、堵塞液體通道式、慣性通道與孔口通道并聯(lián)式及雙孔口通道式控制臂液阻襯套為研究對象進(jìn)行了系統(tǒng)、深入地實驗分析。測試了不同結(jié)構(gòu)液阻襯套的靜、動態(tài)特性及內(nèi)特性;研究了激振頻率、激振振幅及預(yù)載荷對橡膠主簧及多液體通道式液阻襯套動力學(xué)特性的影響;比較了不同結(jié)構(gòu)液阻襯套的作用機理。此外,以副車架液阻襯套為分析對象,分析了溫度(-30℃、24℃、80℃)及預(yù)載對液阻襯套靜、動態(tài)特性的影響。所得到的對比結(jié)果與討論,對液阻襯套產(chǎn)品的開發(fā)及試驗評價具有借鑒價值。(3)探討了應(yīng)用流固耦合(Fluid Structure Interaction,FSI)非線性有限元分析技術(shù)預(yù)測與不變特征點理論辨識液阻襯套模型參數(shù)的計算方法,使系統(tǒng)模型物理參數(shù)的確定不完全依賴試驗測試;建立不同頻率下多通道-多節(jié)流孔式液阻襯套的統(tǒng)一的集總參數(shù)模型,對不同結(jié)構(gòu)形式液阻襯套的動特性及滯后角的峰值頻率進(jìn)行了計算,并與實驗值進(jìn)行對比,驗證了模型的有效性;通過改變液體通道的數(shù)目,分析液阻襯套動特性變化的規(guī)律。結(jié)果表明,隨慣性通道數(shù)目的增大,具有n個相同尺寸多慣性通道式液阻襯套動剛度及滯后角的峰值及所對應(yīng)的峰值頻率增加。但隨慣性通道數(shù)目的增多,對具有孔口通道式多通道液阻襯套的動特性的性能影響較小,而隨孔口通道數(shù)目增多,動剛度的最大峰值降低,所對應(yīng)的峰值頻率增加,同時滯后角的峰值減小,而峰值所對應(yīng)的頻率增加。采用文中的分析方法及得到的結(jié)論,可對液體通道形狀及數(shù)量等參數(shù)對液阻襯套動態(tài)力學(xué)性能的影響進(jìn)行分析,實現(xiàn)液阻襯套的優(yōu)化設(shè)計。(4)測試超彈性材料在不同溫度(-30℃、23℃及80℃)下對應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,擬合得到了高溫下橡膠材料的本構(gòu)參數(shù);采用FSI非線性有限元分析的方法,對液阻襯套的模型參數(shù)進(jìn)行了辨識,并與依據(jù)不變特征點解析分析得到的參數(shù)進(jìn)行了對比,兩者吻合較好;對不同溫度下的模型進(jìn)行分析,并與實驗結(jié)果對比,驗證模型的有效性。分析結(jié)果表明,溫度對橡膠主簧及液體都有較大的影響。隨溫度的增加,橡膠主簧在相同應(yīng)力作用下,應(yīng)變增大,液阻襯套滯后角的峰值增大;溫度增大,襯套內(nèi)液體的粘度減小;當(dāng)環(huán)境溫度降低到一定程度,液阻襯套滯后角的峰值減小。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.13

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本文編號：1236070