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简支梁金属橡胶本构模型

侯军伟 原霞 杨伟 马艺霖 徐少男

侯军伟, 原霞, 杨伟, 马艺霖, 徐少男. 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
引用本文: 侯军伟, 原霞, 杨伟, 马艺霖, 徐少男. 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 Junwei, YUAN Xia, YANG Wei, MA Yilin, XU Shaonan. Constitutive Model for Simply Supported Beams of Metal Rubber[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(8): 1299-1304. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200460
Citation: HOU Junwei, YUAN Xia, YANG Wei, MA Yilin, XU Shaonan. Constitutive Model for Simply Supported Beams of Metal Rubber[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(8): 1299-1304. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200460

简支梁金属橡胶本构模型

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200460
详细信息
    作者简介:

    侯军伟(1996-), 硕士研究生, 研究方向为机械振动与噪声控制, 1422012131@qq.com

    通讯作者:

    原霞, 副教授, 博士, yuanxia761220@163.com

  • 中图分类号: TH212

Constitutive Model for Simply Supported Beams of Metal Rubber

  • 摘要: 依据金属橡胶细观接触作用特点及受力变形特征为基础, 对金属橡胶准静态压缩情况进行分析。从金属橡胶的微单元体出发, 以单匝螺旋卷为基本受力单元, 根据单匝螺旋卷与简支梁的几何关系, 及单元体内螺旋卷的串并联关系, 提出了简支梁金属橡胶本构模型, 并用不同工艺参数的金属橡胶试件对所建模型进行试验验证, 同时与悬臂梁模型、多孔模型作误差对比分析。结果表明: 与悬臂梁模型和多孔模型相比, 简支梁模型与实验数据拟合误差更小, 所以简支梁本构模型可以更好的反映金属橡胶的静态力学性能, 同时该模型可以反映丝径、丝材、螺旋卷直径、相对密度等因素对金属橡胶非线性力学性能的的影响。
  • 图  1  金属橡胶试件

    图  2  简支梁接触作用模型

    图  3  简支梁受力模型

    图  4  简支梁受力模型图t-n平面

    图  5  单元体

    图  6  CMT5105型电子万能试验机

    图  7  圆柱形金属橡胶试件

    图  8  金属橡胶轴向压缩应力应变曲线拟合

    图  9  多模型对比分析图

    表  1  奥氏体不锈钢丝金属橡胶试件参数

    序号 丝径d/mm 螺旋卷直径D/mm 相对密度ρMR
    1 0.3 3.0 0.15
    2 0.3 3.0 0.20
    3 0.3 3.0 0.25
    4 0.3 3.0 0.30
    5 0.3 3.0 0.35
    注: 试件尺寸32 mm(内径)×66 mm(外径)×26 mm(高度)
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    表  2  多模型误差分析表

    ρMR 误差
    简支梁模型 悬臂梁模型 多孔模型
    0.15 0.29 1.07 3.09
    0.35 0.57 6.18 20.13
    下载: 导出CSV
  • [1] 黄凯, 白鸿柏, 路纯红, 等. 金属橡胶冲压成形数值模拟分析[J]. 稀有金属材料与工程, 2016, 45(3): 681-687 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-COSE201603027.htm

    HUANG K, BAI H B, LU C H, et al. Numerical simulation of metal rubber press forming[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2016, 45(3): 681-687 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-COSE201603027.htm
    [2] XUE X, YANG P, SHAO Y C, et al. Manufacture technology and anisotropic behaviour of elastic-porous metal rubber[J]. International Journal of Lightweight Materials and Manufacture, 2020, 3(2): 88-99 doi: 10.1016/j.ijlmm.2019.08.005
    [3] 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
    [4] YAN H, ZHANG W J, JIANG H Y, et al. Energy dissipation of a ring-like metal rubber isolator[J]. Chinese Physics B, 2014, 23(4): 040702 doi: 10.1088/1674-1056/23/4/040702
    [5] 陈艳秋, 郭宝亭, 朱梓根. 金属橡胶减振垫刚度特性及本构关系研究[J]. 航空动力学报, 2002, 17(4): 416-420 doi: 10.3969/j.issn.1000-8055.2002.04.007

    CHEN Y Q, GUO B T, ZHU Z G. The investigation of the stiffness characteristics and the stress-strain relation of metal rubber[J]. Journal of Aerospace Power, 2002, 17(4): 416-420 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-8055.2002.04.007
    [6] 彭威, 白鸿柏, 郑坚, 等. 金属橡胶材料基于微弹簧组合变形的细观本构模型[J]. 实验力学, 2005, 20(3): 455-462 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYLX200503021.htm

    PENG W, BAI H B, ZHENG J, et al. A micromechanics constitutive model of the metal rubber materials based on the radial and axial combined deformation of the microsprings[J]. Journal of Experimental Mechanics, 2005, 20(3): 455-462 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYLX200503021.htm
    [7] 曹凤利, 白鸿柏, 任国全, 等. 基于变长度悬臂曲梁的金属橡胶材料本构模型[J]. 机械工程学报, 2012, 48(24): 61-66 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXXB201224015.htm

    CAO F L, BAI H B, REN G Q, et al. Constitutive model of metal rubber material based on curved cantilever beam of variable length[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2012, 48(24): 61-66 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXXB201224015.htm
    [8] 邹广平, 刘泽, 唱忠良, 等. 金属丝网橡胶的本构关系[J]. 航空动力学报, 2016, 31(10): 2318-2324 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKDI201610002.htm

    ZOU G P, LIU Z, CHANG Z L, et al. Constitutive relation of metal-net rubber[J]. Journal of Aerospace Power, 2016, 31(10): 2318-2324 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKDI201610002.htm
    [9] 聂毓琴, 孟广伟. 材料力学[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004

    NIE Y L, MENG G W. Mechanics of materials[M]. Beijing: Machinery Industry Press, 2004 (in Chinese)
    [10] 吴荣平, 白鸿柏, 路纯红. 环形金属橡胶的径向压缩性能及力学模型分析[J]. 机械科学与技术, 2018, 37(4): 635-640 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2018.0422

    WU R P, BAI H B, LU C H. Analysis of radial compressive properties and mechanical model for ring metal rubber[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2018, 37(4): 635-640 (in Chinese) doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2018.0422
    [11] 宋凯. 金属橡胶非线性离散结构单元模型的理论与试验研究[D]. 西安: 西安交通大学, 2004

    SONG K. Theoretical and experimental study on nonlinear discrete structural Element model of metal rubber[D]. Xi'an: Xi 'an Jiaotong University, 2004 (in Chinese)
    [12] 白鸿柏, 路纯红, 曹凤利, 等. 金属橡胶材料及工程应用[M]. 北京: 科学出版社, 2014

    BAI H B, LU C H, CAO F L, et al. Metallic rubber materials and engineering applications[M]. Beijing: Science Press, 2014 (in Chinese)
    [13] 余慧杰, 许亚辉, 刘文慧. 常用金属橡胶静刚度理论模型比较研究[J]. 功能材料, 2017, 48(11): 11141-11146 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GNCL201711025.htm

    YU H J, XU Y H, LIU W H. The comparison of common static stiffness theory model of metal rubber[J]. Journal of Functional Materials, 2017, 48(11): 11141-11146 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GNCL201711025.htm
    [14] 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
    [15] 李宇燕, 黄协清. 金属橡胶材料的非线性刚度[J]. 兵工学报, 2008, 29(7): 819-823 doi: 10.3321/j.issn:1000-1093.2008.07.009

    Li Y Y, Huang X Q. Nonlinear stiffness of metal-rubber[J]. Acta Armamentarii, 2008, 29(7): 819-823 (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1000-1093.2008.07.009
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  • 收稿日期:  2020-11-25
  • 刊出日期:  2021-10-09

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