【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及汽車懸置，具體來講是一種橡膠懸置高頻動剛度的預測方法。
技術介紹
1、目前cae仿真技術已被廣泛應用于橡膠結構件設計階段，橡膠結構件仿真分析結果的準確性和仿真中輸入的橡膠材料本構模型參數是否準確有著直接關系。
2、新能源汽車的發展迎來了新的契機，而電動汽車由于價格便宜、污染小和性能優異等優點而廣受關注。對于電動車來說，電機取代了發動機，但是發動機的缺失并沒有改善電動汽車的振動噪聲問題，電機帶來的高頻振動問題更加明顯，嚴重影響了汽車的nvh性能。橡膠隔振器高頻動剛度的預測在產品開發階段越來越重要，必須重點關注橡膠隔振器在高頻段的動態特性。對于電動車橡膠隔振器的高頻動態特性，企業通常是通過測試樣件的方法來驗證性能。當橡膠懸置的動剛度越大時，相同位移激勵下動力總成傳遞到副車架上的力就越大，這就導致汽車的nvh性能受到影響。通常橡膠隔振器的動態性能是利用mts液壓伺服振動試驗臺或激振器進行測試的，但是測試裝置的造價非常昂貴，測試成本很高。因此開展橡膠隔振器高頻動剛度預測方法的研究可以縮短開發周期、解決開發問題、節約開發成本等具有重要的工程意義和社會經濟價值。
3、例如中國專利文件《一種橡膠懸置動剛度的預測方法》，專利申請號202110267488.4(專利[1])以及《一種純電suv車型電機懸置系統動剛度分析及評估方法》，專利申請號202311358395.8(專利[2])。
4、對橡膠材料的本構參數進行標定，使得以此本構參數進行結構動剛度的仿真結果和實際產品的動剛度試驗結果一致，是目前
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的缺陷，本專利技術的目的在于提供一種橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，創建含有溫度譜的粘彈性模型，考慮了溫度、振動頻率和振幅之間的相關性。首先是橡膠材料本構關系的擬合，通過進行靜態試驗和動態機械熱分析來確定其參數，進行動力學試驗來驗證橡膠材料本構模型，最后將不同溫度下測得的橡膠元件的動態剛度與非線性模型的仿真結果進行比較，驗證此方法切實可行。
2、為達到以上目的，本專利技術采取的技術方案是：一種橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，包括以下步驟：步驟s1.橡膠材料超彈性本構關系的擬合；步驟s2.不同應變幅值下橡膠材料的粘彈性特性試驗；步驟s3.建立含有溫度譜的粘彈性模型；步驟s4.橡膠材料粘彈性本構關系的擬合；步驟s5.橡膠材料高頻動剛度的分析預測。
3、在上述技術方案的基礎上，步驟s1具體包括：
4、步驟s101.通過橡膠拉壓試件的準靜態彈性特性試驗獲取橡膠材料的超彈性應力-應變關系，采用與目標橡膠材料結構中相同批次的橡膠材料制取的圓柱形試塊和啞鈴形試片，在液壓伺服實驗臺上進行準靜態加載，記錄加載的載荷和試件的變形，測得不同伸長比λ下的應力值σ；
5、步驟s102.根據測出的不同伸長比λ下的應力σ，采用多元線性回歸將實驗數據擬合為如下形式
6、σ＝2[c1(λ2-λ-1)+c2(λ-λ-2)]???(1)
7、其中σ為應力，λ為伸長比，λ＝1+ε，ε為材料的應變；c1和c2是擬合得到的特征參數，將其作為步驟s1的輸出數據，輸入步驟s5。
8、在上述技術方案的基礎上，步驟s2中，假設正弦剪切應力的表達式為：
9、τ(t)＝τ0?sin(ωt)???(2)
10、τ0表示應力振幅，ω表示角頻率；
11、在正弦交變應變力的作用下，由于不是理想的粘彈性材料，應變滯后于應力δ，且0<δ<90°，所以應變的響應方程為：
12、γ(t)＝γ0?sin(ωt+δ)???(3)
13、γ0表示應變振幅，ω表示角頻率，δ為滯后角；
14、應力響應為：
15、τ(t)＝τ0?sin(ωt+δ)???(4)
16、復數剪切模量為：
17、
18、g*表示復數模量，|g*|表示復數剪切模量的模，g′表示儲能模量，g″表示損耗模量；
19、動態力學實驗使用dma試驗機進行，對橡膠材料分別做定溫掃頻實驗，測得膠料儲能模量、損耗模量、損耗因子隨頻率變化關系，將其作為步驟s2的輸出數據，輸入步驟s5。
20、在上述技術方案的基礎上，步驟s3中，溫度和頻率之間的關系遵循時間-溫度等價原理，對于密度ρ、能量存儲模量g′(ω,t)和能量損失模量g″(ω,t)按指定頻率ω和溫度t可以被轉換為g′(ωαt,ts)和g″(ωαt,ts)；
21、
22、式中αt＝τ/τs，其中τ是在溫度t下松弛時間，τs是在溫度ts下松弛時間；
23、橡膠材料在總頻域中的動態性能無法定量評估，可以通過在幾個不同溫度下在小頻域中的性能來評估橡膠材料的性能；基于這一等效原理αt可以從williams-landel-ferry(wlf)方程得出：
24、
25、將其作為步驟s3的輸出數據，輸入步驟s5。
26、在上述技術方案的基礎上，步驟s4具體包括：
27、步驟s401.在常用的有限元分析軟件中對目標橡膠材料結構的三維模型進行約束和網格劃分；首先賦予橡膠材料超彈性本構模型參數，并對模型施加準靜態預載荷；
28、步驟s402.準靜態加載結束后，根據擬施加的位移激勵的幅值計算得到動態變形率，數值上等于材料應變；
29、動態變形率定義為：位移激勵的幅值與當前狀態下橡膠材料結構在激勵方向上的有效可變形尺寸的比值，根據該比值，可獲取的不同應變下剪切損耗模量g”(o)隨激勵頻率的變化關系為基礎。采用線性插值的方法，得到對應動態變形率下橡膠材料的剪切損耗模量g”(w)隨激勵頻率的變化關系，進一步換算得到損耗模量e”(o)隨激勵頻率的變化關系。損耗模量的定義式為：
30、e”?(o)＝2(1+μ)g”(w)???(6)
31、步驟s403.用非線性最小二乘方法將損耗模量e”(w)隨激勵頻率變化的數據擬合為以下形式
32、
33、其中準靜態彈性模量e∞定義為：
34、e∞＝2(1+μ)g∞???(8)
35、e∞,ei和αi即為有限元計算時所需輸入的橡膠粘彈性本構模型——廣義maxwel1模型的參數，作為步驟s4的輸出數據，將其輸入步驟s5。
36、在上述技術方案的基礎上，步驟s5具體包括：
37、步驟s501.在保持橡膠材料結構的有限元模型內各個單元的當前應力和應變狀態的情況下，進一步賦予橡膠材料上述動態變形率下的廣義maxwel1模型參數，并在模型的預載荷上疊加正弦動態載荷，進行結構動態特性的計算，得到當前激勵頻率和幅值下橡膠材料結構的載荷-位移關系；
38、設t為動態載荷在正負峰值之間的幅值，d為動態位移在正負峰值之間的幅值，0為載荷—位移曲線包圍的面積；根據復模態理論，橡膠材料結構本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于，步驟S1具體包括：
3.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟S2中，假設正弦剪切應力的表達式為：
4.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟S3中，溫度和頻率之間的關系遵循時間-溫度等價原理，對于密度ρ、能量存儲模量G′(ω,T)和能量損失模量G″(ω,T)按指定頻率ω和溫度T可以被轉換為G′(ωαT,Ts)和G″(ωαT,Ts)；
5.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于，步驟S4具體包括：
6.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于，步驟S5具體包括：
7.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于：有限元分析軟件擬合材料試驗數據得到橡膠元件的非線性模型，連續介質力學理論為基礎的方法認為，橡膠是各項同性材料，用單位體積的應變能來表征，應變能對應變分量的導數就是相應的應
8.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于：在三維建模軟件中建立橡膠懸置模型，導入到有限元計算前處理軟件中；使用六面體網格對橡膠懸置網格劃分；將網格導入到有限元仿真軟件中，對網格賦予密度、超彈性、粘彈性材料屬性；對有限元模型設置加載步，建立關聯，施加邊界條件、載荷和接觸條件，提交分析任務，對文件進行后處理，得出橡膠懸置高頻動剛度曲線；判斷橡膠懸置高頻動剛度仿真分析曲線與實際測試曲線的動剛度幅值與對應的頻率誤差是否在15％以內。
9.如權利要求8所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟S1中，將試件夾在分別連接到力傳感器和致動器的上部和下部上，致動器的位移和頻率由內置傳感器記錄，通過對試件施加軸向張力，獲得了橡膠材料在不同溫度下的拉伸模量。
...【技術特征摘要】
1.一種橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于，步驟s1具體包括：
3.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟s2中，假設正弦剪切應力的表達式為：
4.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟s3中，溫度和頻率之間的關系遵循時間-溫度等價原理，對于密度ρ、能量存儲模量g′(ω,t)和能量損失模量g″(ω,t)按指定頻率ω和溫度t可以被轉換為g′(ωαt,ts)和g″(ωαt,ts)；
5.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于，步驟s4具體包括：
6.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于，步驟s5具體包括：
7.如權利要求1所述的橡膠懸置高頻動剛度的預測方法，其特征在于：有限元分析軟件擬合材料試驗數據得到橡膠元件的非線性模型，連續介...
【專利技術屬性】
技術研發人員：肖磊，趙煬，王學全，李承亮，劉晟，田江，
申請(專利權)人：十堰東森汽車密封件有限公司，
類型：發明
國別省市：
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