留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

大载荷金属橡胶减振器优化设计

曹艳状 郝慧荣 张慧杰 周冬 杨子明

曹艳状,郝慧荣,张慧杰, 等. 大载荷金属橡胶减振器优化设计[J]. 机械科学与技术,2022,41(12):1877-1886 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220299
引用本文: 曹艳状,郝慧荣,张慧杰, 等. 大载荷金属橡胶减振器优化设计[J]. 机械科学与技术,2022,41(12):1877-1886 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220299
CAO Yanzhuang, HAO Huirong, ZHANG Huijie, ZHOU Dong, YANG Ziming. Optimization Design of Large Load Metal-rubber Shock Absorber[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(12): 1877-1886. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220299
Citation: CAO Yanzhuang, HAO Huirong, ZHANG Huijie, ZHOU Dong, YANG Ziming. Optimization Design of Large Load Metal-rubber Shock Absorber[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(12): 1877-1886. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220299

大载荷金属橡胶减振器优化设计

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220299
基金项目: 内蒙古自治区科技计划项目(2021GG0437)、高校青年科技英才(NJYT22085)、内蒙古自治区自然基金项目(2020LH05015)及内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJZY20076)
详细信息
    作者简介:

    曹艳状(1996−),硕士研究生,研究方向为动力机械及工程,2945598440@qq.com

    通讯作者:

    郝慧荣,副教授,硕士生导师,博士,tchhrzhj@163.com

  • 中图分类号: TB535

Optimization Design of Large Load Metal-rubber Shock Absorber

  • 摘要: 为减少金属橡胶减振器的故障率,降低因金属橡胶减振器损坏而产生的经济损失。通过对金属橡胶减振器的故障原因进行分析,并建立仿真模型进行仿真分析并对金属橡胶减振器进行理论分析,提出金属橡胶减振器的优化方法。建立金属橡胶减振器数学模型,利用遗传算法对金属橡胶减振器进行整体的优化,并结合有限元分析对优化结果进行确定,最终进行实验验证。结果表明:优化后的金属橡胶减振器的刚度有明显的提高,金属橡胶减振器的抗压能力也得到了一定的提高,仿真结果与实验结果存在一定的误差,但优化后的金属橡胶减振器满足运载车辆工作要求,优化达到了预期的目标。
  • 图  1  金属橡胶减振器优化流程图

    图  2  金属橡胶减振器结构图

    图  3  金属橡胶减振器安装位置示意图

    图  4  中心螺栓损坏位置示意图

    图  5  金属橡胶支座模型图

    图  6  金属橡胶减振器变形图

    图  7  金属橡胶减振器等效应力图

    图  8  金属橡胶减振器垂直方向载荷-位移滞回曲线

    图  9  金属橡胶减振器水平方向载荷-位移滞回曲线

    图  10  下部钢材料部件受力图

    图  11  ga函数工作流程图

    图  12  金属橡胶减振器优化平面图

    图  13  减振器优化模型图

    图  14  优化后金属橡胶减振器变形图

    图  15  优化前后减振器变形对比图

    图  16  优化后金属橡胶减振器等效应力图

    图  17  优化前后减振器等效应力对比图

    图  18  优化后减振器垂直方向载荷-位移滞回曲线

    图  19  优化后减振器水平方向载荷-位移滞回曲线

    图  20  力学测试系统原理图

    图  21  金属橡胶减振器垂直方向滞回曲线对比图

    图  22  金属橡胶减振器水平方向滞回曲线对比图

    表  1  不同直径位置的抗弯截面系数和承载力

    直径D/mm W/mm3 F/103 kg 直径D/mm W/mm3 F/103 kg
    60 20887 41 72 36378 71
    65 26667 52 75 41162 80
    70 33401 65 80 50026 98
    下载: 导出CSV
  • [1] 祝维文, 刘星星, 任志英, 等. 非成型向金属橡胶减振器的减振性能[J]. 福州大学学报(自然科学版), 2020, 48(6): 747-754

    ZHU W W, LIU X X, REN Z Y, et al. Vibration damping performance of the non forming metal rubber damper[J]. Journal of Fuzhou University (Natural Science Edition), 2020, 48(6): 747-754 (in Chinese)
    [2] 侯军伟, 原霞, 杨伟, 等. 简支梁金属橡胶本构模型[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(8): 1299-1304 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200460

    HOU J W, YUAN X, YANG W, et al. Constitutive model for simply supported beams of metal rubber[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(8): 1299-1304 (in Chinese) doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200460
    [3] 夏修身, 张颖周. 金属橡胶支座压缩性能试验研究[J]. 应用基础与工程科学学报, 2021, 29(4): 952-960 doi: 10.16058/j.issn.1005-0930.2021.04.014

    XIA X S, ZHANG Y Z. Experimental study on compression performance of metal rubber bearing[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2021, 29(4): 952-960 (in Chinese) doi: 10.16058/j.issn.1005-0930.2021.04.014
    [4] 任子林, 赵旭, 薛新, 等. 环形金属橡胶径向阻尼耗能机理研究[J]. 兵器材料科学与工程, 2021, 44(5): 17-22 doi: 10.14024/j.cnki.1004-244x.20210624.002

    REN Z L, ZHAO X, XUE X, et al. Energy dissipation mechanism of ring-shaped metal rubber damper in radial direction[J]. Ordnance Material Science and Engineering, 2021, 44(5): 17-22 (in Chinese) doi: 10.14024/j.cnki.1004-244x.20210624.002
    [5] 赵象润, 严楠, 郭崇星, 等. 金属橡胶隔振器对火工分离螺母冲击响应的影响[J]. 含能材料, 2021, 29(9): 848-854 doi: 10.11943/CJEM2020141

    ZHAO X R, YAN N, GUO C X, et al. Influence of metal rubber vibration isolator on pyroshock response of pyrotechnic separation nuts[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2021, 29(9): 848-854 (in Chinese) doi: 10.11943/CJEM2020141
    [6] 余慧杰, 张升. 双层金属橡胶隔振器的理论分析与隔振性能研究[J]. 噪声与振动控制, 2021, 41(5): 247-250 doi: 10.3969/j.issn.1006-1355.2021.05.041

    YU H J, ZHANG S. Theoretical analysis and vibration isolation performance study of double-layer metal rubber isolators[J]. Noise and Vibration Control, 2021, 41(5): 247-250 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1006-1355.2021.05.041
    [7] 杜骞, 夏修身. 金属橡胶支座剪切性能试验研究[J]. 地震工程学报, 2021, 43(5): 1176-1182 + 1196 doi: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1176

    DU Q, XIA X S. Experimental study on shear behavior of metal rubber bearings[J]. China Earthquake Engineering Journal, 2021, 43(5): 1176-1182 + 1196 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1176
    [8] 宋文轩, 李宗轩, 谢晓光, 等. 金属橡胶减振器在同轴两反空间相机中的应用[J]. 光学 精密工程, 2021, 29(3): 524-535 doi: 10.37188/OPE.20212903.0524

    SONG W X, LI Z X, XIE X G, et al. Application of metal rubber vibration absorber in coaxial dual-reflection space camera[J]. Optics and Precision Engineering, 2021, 29(3): 524-535 (in Chinese) doi: 10.37188/OPE.20212903.0524
    [9] 闫旭雯, 赵亚哥白, 丁甫政, 等. 金属橡胶耗能减震阻尼器参数确定方法[J]. 黑龙江交通科技, 2020, 43(12): 171-172 doi: 10.3969/j.issn.1008-3383.2020.12.092

    YAN X W, ZHAO Y G B, DING F Z, et al. Parameter determination method of metal-rubber energy dissipation damper[J]. Communications Science and Technology Heilongjiang, 2020, 43(12): 171-172 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1008-3383.2020.12.092
    [10] 薛新, 阮仕鑫, 白鸿柏. 基于等效阻尼理论的金属橡胶弹性迟滞力学模型及实验研究[J]. 实验力学, 2021, 36(1): 80-90 doi: 10.7520/1001-4888-20-013

    XUE X, RUAN S X, BAI H B. Elasto-hysteresis model and experimental study of metal rubber based on equivalent damping theory[J]. Journal of Experimental Mechanics, 2021, 36(1): 80-90 (in Chinese) doi: 10.7520/1001-4888-20-013
    [11] HUANG M J, LI K, DONG X P. Study on friction characteristics of laser textured metal rubber microfilaments under solid lubricating grease[J]. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 2021, 57(2): 361-366 doi: 10.1134/S2070205121010111
    [12] ZOU Y C, XIONG C, YIN J H, et al. Experimental and constitutive model study on dynamic mechanical behavior of metal rubber under high-speed impact loading[J]. Shock and Vibration, 2021, 2021: 8845375
    [13] ZHAO Y G B, ZHANG L Q. Damage quantification of frame-shear wall structure with metal rubber dampers under seismic load[J]. Revue des Composites et des Matériaux Avancés-Journal of Composite and Advanced Materials, 2020, 30(5-6): 227-234
    [14] MA Y H, ZHANG Q C, DOBAH Y, et al. Meta-tensegrity: design of a tensegrity prism with metal rubber[J]. Composite Structures, 2018, 206: 644-657 doi: 10.1016/j.compstruct.2018.08.067
    [15] YANG Y Y, REN Z Y, BAI H B, et al. Study on the mechanical properties of metal rubber inner core of O-type seal with large ring-to-diameter ratio[J]. Advances in Materials Science and Engineering, 2020, 2020: 2875947
    [16] 曹凤利, 白鸿柏, 李冬伟, 等. 金属橡胶非成形方向迟滞特性力学模型研究[J]. 机械工程学报, 2015, 51(2): 84-89 doi: 10.3901/JME.2015.02.084

    CAO F L, BAI H B, LI D W, et al. Research on mechanical model of metal rubber for hysteresis characteristic in the non-forming direction[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(2): 84-89 (in Chinese) doi: 10.3901/JME.2015.02.084
    [17] CAO F L, BAI H B, LI D W, et al. A constitutive model of metal rubber for hysteresis characteristics based on a meso-mechanical method[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2016, 45(1): 1-6 doi: 10.1016/S1875-5372(16)30035-2
    [18] YANG Y, REN Z Y, ZHAO S Y, et al. One-step fabrication of thermal resistant, corrosion resistant metal rubber for oil/water separation[J]. Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects, 2019, 573: 157-164
    [19] YANG P, BAI H B, XUE X, et al. Vibration reliability characterization and damping capability of annular periodic metal rubber in the non-molding direction[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2019, 132: 622-639 doi: 10.1016/j.ymssp.2019.07.020
  • 加载中
图(22) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  211
  • HTML全文浏览量:  67
  • PDF下载量:  20
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-03
  • 网络出版日期:  2023-02-16
  • 刊出日期:  2022-12-05

目录

    /

    返回文章
    返回