锥形金属橡胶减震器力学性能有限元数值模拟研究

论文摘要

金属与非金属部件通过机械或热方法连接在一起。由于粘合剂接头应力集中源较少,载荷分布均匀,疲劳性能好,因此,在工程结构设计中广泛采用粘合工艺。粘合剂因时间相依的蠕变机制而失效,机械紧固件通常会因周期相依的疲劳机制而失效。粘接是该类产品最重要的环节,粘接剂是金属与橡胶之间良好的界面过渡层材料,且粘接强度的好坏直接影响着粘接结构的强度及服役寿命。因此,研究粘接剂与被粘物的界面粘接强度及其失效模式,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文在概述粘接理论、粘接件界面强度理论和试验技术、橡胶本构模型及其选取策略、内聚力模型及其理论的基础上,以锥形金属橡胶减震器为研究对象,开展恒定位移载荷条件下锥形金属橡胶减震器橡胶构件应力与变形行为、循环位移载荷条件下橡胶构件疲劳寿命有限元数值模拟研究。研究结果如下:（1）在限定位移载荷条件下,根据无胶层橡胶构件的载荷-位移数据,分别采用无初始预压缩和有初始预压缩条件下的刚度方程对载荷-位移数据进行线性回归分析,结果表明考虑初始预压缩量的刚度方程预测的金属橡胶减震器无胶层橡胶构件刚度比无预压缩橡胶构件刚度要大,且考虑初始预压缩量的刚度方程能更好地描述无胶层橡胶构件的受力变形行为。（2）与无胶料层橡胶构件Mises等效应力分布图相比较,有胶层橡胶构件的Mises等效应力随橡胶轴向分布波动较小,表明在金属橡胶之间添加适当厚度的胶料层后,橡胶构件中的应力趋于均匀分布。（3）在循环位移载荷条件下,有胶料层橡胶构件的应变幅值和应变均值相比无胶层橡胶构件的应变幅值和应变均值均要小些;对于有胶层金属橡胶减震器,橡胶构件的应变幅值和应变均值随胶层厚度的增大而增大。（4）关于锥形金属橡胶减震器的数值模拟研究表明,有胶料层橡胶构件的疲劳寿命相比无胶层橡胶构件的疲劳寿命长得多,因而添加胶料层能有效提高锥形金属橡胶减震器的疲劳寿命。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 粘接理论与粘接技术
•     1.2.1 金属橡胶制品粘接理论研究
•     1.2.2 粘接技术的应用与研究进展
•   1.3 国内外研究现状
•     1.3.1 粘结失效研究现状
•     1.3.2 疲劳寿命研究现状
•   1.4 本文主要研究内容
• 第2章 橡胶构件粘接破坏理论基础
•   2.1 粘接理论
•   2.2 内聚力模型的单元理论
•     2.2.1 ABAQUS中 Cohesive单元建模理论
•     2.2.2 内聚力模型理论
•     2.2.3 超弹本构模型
•     2.2.4 内聚裂纹增长理论
•   2.3 橡胶本构模型理论
•     2.3.1 基本理论
•     2.3.2 基于应变能函数的唯象模型
•   2.4 小结
• 第3章 金属橡胶减震器橡胶件有限元数值模拟
•   3.1 粘结接头有限元模拟方法
•   3.2 金属橡胶减震器橡胶件有限元分析
•     3.2.1 金属橡胶减震器有限元模型
•     3.2.2 载荷和边界条件
•     3.2.3 有限元计算分析
•   3.3 结论
• 第4章 胶层对橡胶构件疲劳寿命的影响
•   4.1 粘接胶层理论
•   4.2 胶层厚度对减震器橡胶构件疲劳寿命的影响
•     4.2.1 应力强度分析
•     4.2.2 疲劳寿命分析
•   4.3 小结
• 第5章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 任传林

导师: 赵荣国,荣继刚

关键词: 强度,疲劳寿命,粘接,有限元,金属橡胶减震器

来源: 湘潭大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,金属学及金属工艺,工业通用技术及设备

单位: 湘潭大学

分类号: TG49;TB115

DOI: 10.27426/d.cnki.gxtdu.2019.001502

总页数: 63

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