【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及汽車橡膠減震零件仿真試驗，具體來講是一種橡膠減震零件高頻動剛度的預測方法。
技術介紹
1、隨著現代汽車工業的發展，用戶對汽車nvh(noise、vibration、harshness；噪聲、振動與聲振粗糙度)的要求越來越高。汽車的nvh性能開發的關鍵之一是控制懸架系統的隔振，其與懸架減振橡膠減震零件性能相關。橡膠減震零件為汽車動力總成和車架之間的隔振元件，是衰減汽車振動和噪聲的重要部件，一個性能優良的橡膠減震零件，有利于提高汽車的nvh性能，從而提高用戶的乘坐舒適性。
2、汽車懸架主要通過橡膠減震零件傳遞激勵，并充分利用了橡膠減震零件的粘彈性特性，達到吸振的目的，因此研究橡膠減震零件高頻動態特性具有重要意義。橡膠減震零件高頻動剛度性能是決定整車nvh性能的重要因素，必須重點關注橡膠隔振零件在高頻段的動態特性。與此同時，橡膠彈性件動剛度具有較強的幅值關聯性和頻率關聯性，因此在進行橡膠彈性件動剛度性能測試時需要對不同幅值、不同頻率激勵條件的特性進行測試；因此帶來時間成本、人力成本和經濟成本高昂。因此開展橡膠減震零件高頻動剛度預測方法的研究可以有效減少產品設計周期、降低試驗驗證成本；以動剛度仿真來指導、簡化和減少動剛度試驗。這些對企業具有極大的研究意義和經濟價值。
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減震零件高頻動剛度的預測方法，。
2、為達到以上目的，本專利技術采取的技術方案是：一種橡膠減震零件高頻動剛度的預
3、步驟s1.準備目標橡膠減震零件的試樣，并對其進行橡膠單軸拉伸和壓縮變形試驗、橡膠動態力學試驗；擬合mooney-rivlin超彈性本構模型和橡膠prony粘彈性模型；
4、步驟s2.在三維建模軟件中，建立橡膠減震零件中橡膠部分的三維模型，經幾何清理后導入有限元前處理軟件中，對橡膠進行網格劃分；
5、步驟s3.將網格模型導入到有限元分析軟件中，并設置材料屬性；
6、步驟s4.在有限元分析軟件中設置分析步；設置接觸、預載、約束和加載，計算靜剛度和動剛度；根據動剛度和靜剛度的比值獲取動靜比；
7、步驟s5.將橡膠減震零件仿真出的動剛度數值和動靜比與動剛度數值和動靜比實測值進行對比，修正材料參數，直到結果差異小于15％。
8、在上述技術方案的基礎上，步驟s1中，通過mts材料動態力學試驗裝置進行橡膠單軸拉伸和壓縮變形試驗，將制作好的方形橡膠試驗膠合至夾具內，進行橡膠單軸拉伸和壓縮變形試驗，擬合mooney-rivlin超彈性本構模型；mooney-rivlin超彈性本構模型表示為：
9、w＝c10(ib-3)+c01(hb-3)(1)
10、式中，μ為橡膠材料的初始剪切模量，μ＝2(c10+c01)；
11、mooney-rivlin模型在3種基本變形模式下的名義主應力為：
12、
13、式中，ps指純剪切試驗；λ為橡膠的主伸長比；σ為橡膠的名義主應變；
14、通過辨識c10和c01參數獲得mooney-rivlin超彈性本構模型參數。
15、在上述技術方案的基礎上，步驟s1中，橡膠動態力學試驗包括：在室溫條件下，采用rpa設備，取邵爾a硬度42、46、50、63、67的試樣，每種硬度各3個，共15個試樣；試驗溫度為100度；應變為7％；典型頻率：2～27hz，掃描步進1hz；以頻率變化1hz為單位，輸出橡膠平均應變、動態振幅、正弦頻率、應力振幅、儲能模量、損耗模量、損耗因子隨頻率的變化關系。
16、在上述技術方案的基礎上，步驟s1中，在有限元軟件abaqus中，粘彈性本構模型采用的是廣義maxwell模型，采用prony級數來表達橡膠材料對時間的依賴特性，剪切松弛模量的表達式為：
17、
18、式中，g(t)——剪切松弛模量的瞬時值；
19、g0——剪切松弛模量初始值；
20、——無量綱化材料常數；
21、——松弛時間；
22、將剪切松弛模量的瞬時值除以初始值，得到無量綱化的剪切松弛模量：
23、
24、基于剪切松弛模量的試驗數據辨識材料參數時，可先把試驗數據歸一化出來，然后使用最小二乘法，按公式(4)，辨識和將辨識結果直接輸入有限元軟件abaqus中；
25、當采用rpa設備獲得動態掃頻試驗數據辨識和時，也使用最小二乘法，目標函數如下：
26、
27、式中g′(wi)、g″(wi)——計算所得的儲能模量、損耗模量；
28、g′、g″——試驗過程中在wi頻率下測得的儲能模量、損耗模量；
29、wi——試驗頻率；
30、m——試驗測得數據數量；
31、按照式(5)辨識出的參數經換算后方可應用于有限元軟件abaqus中；
32、
33、式(9)中，g∞是長時剪切模量，換算后和可以直接輸入到abaqus軟件粘彈性材料屬性中。
34、在上述技術方案的基礎上，步驟s2中，三維建模和幾何清理采用ug；有限元前處理軟件為hypermesh。
35、在上述技術方案的基礎上，步驟s3中，有限元分析軟件是abaqus；材料屬性包括設置密度、超彈性屬性和粘彈性屬性。
36、在上述技術方案的基礎上，步驟s4中，給橡膠設置強制位移，取線性段內位移和反力情況計算靜剛度；給橡膠設置為掃頻位移激勵，根據頻率-反力計算動剛度；通過動剛度數值除以靜剛度數值得到動靜比。
37、在上述技術方案的基礎上，步驟s5中，修正材料參數主要指修正橡膠粘彈性參數，選用不同硬度的橡膠材料剪切模量prony級數擬合參數對實測值進行校準，使得動剛度值和動靜比接近試驗值。
38、本專利技術的有益效果在于：
39、(1)本專利技術的預測方法快捷有效，幾乎不需要成本，不用對橡膠減震零件進行加工制造和試驗，僅需建立橡膠體的三維模型，在軟件中處理并提交計算后即可仿真得到橡膠減震零件的高頻動剛度。
40、(2)本專利技術使得在橡膠減震零件在開發階段就能發現其高頻動剛度是否達標，不用到實物階段經測試后再改進，能夠減少開發成本，減少測試環節耗時，降低測試成本。
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1.一種橡膠減震零件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所述的橡膠減震零件高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟S1中，通過MTS材料動態力學試驗裝置進行橡膠單軸拉伸和壓縮變形試驗，將制作好的方形橡膠試驗膠合至夾具內，進行橡膠單軸拉伸和壓縮變形試驗，擬合Mooney-Rivlin超彈性本構模型；Mooney-Rivlin超彈性本構模型表示為：
3.如權利要求1所述的橡膠減震零件高頻動剛度的預測方法，其特征在于，步驟S1中，橡膠動態力學試驗包括：在室溫條件下，采用RPA設備，取邵爾A硬度42、46、50、63、67的試樣，每種硬度各3個，共15個試樣；試驗溫度為100度；應變為7％；典型頻率：2～27Hz，掃描步進1Hz；以頻率變化1Hz為單位，輸出橡膠平均應變、動態振幅、正弦頻率、應力振幅、儲能模量、損耗模量、損耗因子隨頻率的變化關系。
4.如權利要求1所述的橡膠減震零件高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟S1中，在有限元軟件Abaqus中，粘彈性本構模型采用的是廣義Maxwell模型，采用Prony級數來表達橡
5.如權利要求1所述的橡膠減震零件高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟S2中，三維建模和幾何清理采用UG；有限元前處理軟件為hypermesh。
6.如權利要求1所述的橡膠減震零件高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟S3中，有限元分析軟件是Abaqus；材料屬性包括設置密度、超彈性屬性和粘彈性屬性。
7.如權利要求1所述的橡膠減震零件高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟S4中，給橡膠設置強制位移，取線性段內位移和反力情況計算靜剛度；給橡膠設置為掃頻位移激勵，根據頻率-反力計算動剛度；通過動剛度數值除以靜剛度數值得到動靜比。
8.如權利要求1所述的橡膠減震零件高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟S5中，修正材料參數主要指修正橡膠粘彈性參數，選用不同硬度的橡膠材料剪切模量Prony級數擬合參數對實測值進行校準，使得動剛度值和動靜比接近試驗值。
...【技術特征摘要】
1.一種橡膠減震零件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所述的橡膠減震零件高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟s1中，通過mts材料動態力學試驗裝置進行橡膠單軸拉伸和壓縮變形試驗，將制作好的方形橡膠試驗膠合至夾具內，進行橡膠單軸拉伸和壓縮變形試驗，擬合mooney-rivlin超彈性本構模型；mooney-rivlin超彈性本構模型表示為：
3.如權利要求1所述的橡膠減震零件高頻動剛度的預測方法，其特征在于，步驟s1中，橡膠動態力學試驗包括：在室溫條件下，采用rpa設備，取邵爾a硬度42、46、50、63、67的試樣，每種硬度各3個，共15個試樣；試驗溫度為100度；應變為7％；典型頻率：2～27hz，掃描步進1hz；以頻率變化1hz為單位，輸出橡膠平均應變、動態振幅、正弦頻率、應力振幅、儲能模量、損耗模量、損耗因子隨頻率的變化關系。
4.如權利要求1所述的橡膠減震零件高頻動剛度的預測方法，其特征在于：步驟s1中，在有限元軟件abaqus中，粘...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙星辰，尹立峰，肖磊，李承亮，王學全，趙煬，余幼成，
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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