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      CRH3型動車組是采用一種 V 型橡膠減振器將電力牽引系統(tǒng)中的設備裝置柔性吊掛在車體上。該V型橡膠減振器除了承載作用同時還具有減振作用，隔離動車組運行時各種振動傳遞到護電氣設備，從而保證電力牽引系統(tǒng)運行可靠性和安全性。V 型橡膠減振器在額定承載下的動態(tài)特性決定了該減振器的減振效率。在產(chǎn)品結構確定前提下，V型橡膠減振器的動態(tài)特性取決于橡膠材質。橡膠材料作為一種非線性材料，其在壓縮狀態(tài)下的力學特性與未施壓下的力學特性是不相同的。橡膠材料具有粘彈特性，其在靜態(tài)力與動態(tài)力作用下表現(xiàn)的力學特性也不相同。本文采用ANSYS軟件建立了 V型橡膠減振器的動態(tài)特性有限元分析模型，并通過試驗測定2種硬度相等但材料組成不同橡膠材料力學模型參數(shù)，模擬仿真這兩種橡膠材料的 V型橡膠減振器動態(tài)特性，并對模擬計算結果與實際試驗結果進行了比較分析。
      橡膠材料的力學性質包括靜態(tài)性質和動態(tài)性質，其中橡膠材料的靜態(tài)力學主要指標有楊氏模量（E）、靜態(tài)剪切彈性模量（G）和泊松比（v）。橡膠材料的動態(tài)力學性質是指對橡膠材料施加正弦載荷，其形變時間與應力時間有延遲（即產(chǎn)生相位差），因此其動載荷位移曲線為一個環(huán)形線，其中環(huán)形線包圍的面積相當于每次循環(huán)消耗的內(nèi)能。橡膠材料的動態(tài)力學性質主要指標有動彈性模量（Ｇｄｙ）和損耗因子（ｔａｎδ），其中動彈性模量（Ｇｄｙ）與靜彈性模量（Ｇｓｔ）之比稱為動靜剛度比，其變化范圍自1.0至3～5。損耗因子主要取決于橡膠 材 質，其 值 范 圍 很 寬，為0.05～0.3左右。硬度相同的橡膠材料 （理論上 Ｇｓｔ近似相同），若橡膠材料組成不同，其在壓縮載荷作用下的力學特性是不同的，有的橡膠材料壓縮載荷位移曲線非線性就比較明顯。因此 V 型橡膠減振器在額定承載下動態(tài)特性與選用的橡膠材料的非線性和材料的動態(tài)性質有關。本文研究了２種邵爾Ａ硬度都為55度，但橡膠基材組成不同（一種為 ＮＲ，另一種為ＳＢＲ）的橡膠材料的壓縮力學特性。由于橡膠材料具有超彈性（非線性）和粘彈性（動態(tài)性），故橡膠材料采用2種本構模型來描述，其中超彈性采用Mooney-Rivlin超彈本構模型，粘彈性選用 Ｐｒｏｎｙ模型。這兩種模型很好地描述變形小于150％的橡膠材料力學性能，能夠滿足實際應用橡膠材料的有限元計算需要，并且兩者結合能較好地描述橡膠類不可壓縮超彈性材料在大變形下的動態(tài)力學特性。
      對橡膠材料來說，橡膠剪切模量遠小于壓縮模量，因此減振器的剛度特性取決于壓縮狀態(tài)。對2種邵爾A硬度為55度橡膠材料進行單軸壓縮試驗，試樣為一圓柱，其直徑為29mm，高為12.5mm，采用INSTRON3366試驗機對橡膠圓柱型試樣進行軸向加載壓縮試驗，其中圓柱試樣壓縮應變與 V 型橡膠減振器額定承載的應變相同。加載速度為10mm/s，壓縮載荷通過剛性金屬板施加于橡膠圓柱上，記錄壓縮載荷和位移變形數(shù)據(jù)。
      一般地對 V 型橡膠減振器進行有限元分析時，鑒于其 V 型減振器金屬下骨架復雜性，對其外形結構中不影響計算結果的安裝孔進行了合理簡化，建立 V型減振器有限元模型。根據(jù) ANSYS提供的單元類型，本文分析了模型中橡膠單元采用超彈單元Ｈｙｐｅｒ５８，金屬骨架采用實體單元 Ｓｏｌｉｄ４５，其中橡膠與金屬骨架的邊界采用粘合處理。


                                                                                專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│CAE分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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