单位文秘网 2021-08-31 09:01:56 点击: 次
组织结构,基于连续介质力学理论,使用唯象学理论解决问题。唯象理论不涉及橡胶微观结构导出应力和应变之间的非线性弹性关系,仅考虑所观察到的橡胶的性质,构造的精确数学表示公式能准确描述实际工程中橡胶类材料变形的一般性质[1]。依据大量实验数据和事实,可以假定橡胶的力学特性如下:①橡胶在变形过程中存在着自由能函数,即等温条件下的应变能密度函数W,可表达为变形状态的函数,即超弹性材料;此函数形式及包含常数通过实验确定。②橡胶是各向同性材料[2]。③在变形中橡胶体积变化极小,因此认为它是不可压缩的。本章着重介绍基于应变能密度函数发展而来的几种本构理论。
公式中加入了I1的高阶项,能与真实材料的大变形试验数据较好地吻合。此外,由单轴拉伸试验确定的材料常数更适用于多种变形形式,可以减少材料的试验环节。与前两种模型相比,体积应变能函数有随变形而变化的阶模量,因此Yeoh模型能够在更大的应变范围内得到应用。
除了上述介绍的部分橡胶类材料具体应变能函数外,还有许多种类的应变能密度函数。而Mooney—Rivlin模型、Neo-Hookean模型、Yeoh模型能较好地描述橡胶小应变及中等程度的应变,材料试验的需求条件相对较低,适用于汽车工程设计中橡胶材料部件的模型构建[1]。
4 反向设计法提出、优化及验证
4.1 反向设计法
为了节省开发时间,提高开发效率,降低开发成本,不再经历故障设计循环过程,通过防尘罩防破损的设计要求,观察研究路试中防尘罩破损机理及仿真模型修正,采用逆向思维,本文推导出一种高效率的防尘罩防破损方法——反向设计法。
反向设计法的思路是通过CAE分析出防尘罩完全压缩和最大摆动角度状态的结果,对其形状、尺寸进行优化得出合理的压缩状态下的截面形状、尺寸,然后用CAE从压缩状态或最大摆动角度状态的防尘罩拉伸到自由高度状态的防尘罩,将所得到的自由状态防尘罩再经过略微处理得到防尘罩结构的过程。反向设计法的流程如图6所示。
4.2 反向设计法优化
现利用反向设计法对某车型摆臂球销防尘罩破损的故障件进行优化。破损原因是球销摆动最大时,防尘罩下端在球销座上端处产生绷紧,所以必须给防尘罩下端适当增大最大外径和调整防尘罩截面,增大最大外径的同时要保证在正常安装状态时,防尘罩中部不隆起,不与边缘件干涉(如图7所示)。
通过此次反向设计,得出以下结论:①防尘罩的下端若有小圆弧设计,在完全压缩时可避开球销座的上端部。②防尘罩的上端部至下端部壁厚逐渐减小,能有效在上端、中部、下端形成不同的刚度,再加上中部有大段圆弧,能很好地控制防尘罩在装配时的完全压缩状态及最大摆角状态的变形情况,避免防尘罩因碰擦及绷紧而出现磨损。③在保证压缩并摆动时不出现被球销座拉割现象的情况下,可以尽量减小防尘罩的压缩量(或防尘罩的自由高度)与最大外径,从而减少质量问题,降低成本。
4.3 路试验证
上述某车型摆臂球销防尘罩通过本次改进后,路试验证效果良好。如图8所示,试验车跑完耐久试验后,无再破损现象。该车在上市量产后也均未出现此故障现象,问题得以解决。证明了该设计方法的有效性和可行性。
5 结论
通过分析防尘罩防破损的设计要求和观察研究路试中防尘罩破损机理,本文根据工程实例,推导出一种高效率的球销防尘罩设计方法,并通过试验验证了该方法的有效性,该方法可以用于球销防尘罩正向设计。
参 考 文 献
[1]赵振东.汽车悬架与橡胶衬套的设计机理及对于整车性能影响的研究[D].上海:同济大学,2002:45-51.
[2]魏泳涛,于建华.橡胶有限元分析之研究[J].四川联合大学学报,1997(5):78-84.
[3]李晓芳,杨晓翔.橡胶材料的超弹性本构模型[J].弹性体,2005,15(1):50-58.
[4]D J Chaylton,J Yang.有限元分析所用橡膠弹性特性的表征方法[J].橡胶译丛,1996(3):182-244.
[5]Yeoh O H.Some forms of the strain energy for rubber[J].Rubber Chem and Technol,1993,66(5):754-771.
[6]朱艳峰.橡胶类材料硬化的本构研究与非线性有限元分析[D].广州:广东工业大学,2005:6-15.
[责任编辑:钟声贤]
(责任编辑:单位文秘网) )地址:https://www.kgf8887.com/show-239-90503-1.html
下一篇:掘进机实验台的假岩壁截割模拟分析
版权声明:
本站由单位文秘网原创策划制作,欢迎订阅或转载,但请注明出处。违者必究。单位文秘网独家运营 版权所有 未经许可不得转载使用