高度对金属橡胶材料力学性能的影响

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1、第3O卷第2期航空材料学报Vo1．30，No．22010年4月]OURNALOFAERONAUTICALMATERIALSApril2010高度对金属橡胶材料力学性能的影响李宇燕，黄协清(1．西安工业大学机电工程学院西安710032；2．西安交通大学机械工程学院西安710049)摘要：根据以多孔材料理论为基础建立的非线性本构关系，通过对空心圆柱形金属橡胶材料做静态试验并对试验数据进行拟合，得到了非线性本构关系模型中各项系数与材料高度的变化关系，发现材料的高度越大，材料的非线性本构关系的各项系数的绝对值越大，从而实现了对

2、由金属橡胶材料所组成的结构在密度和承载面积一定，高度发生变化情况下的非线性本构关系的预估。最后运用算例进行验证，说明运用金属橡胶材料非线性本构关系的各项系数和材料高度的关系式能准确地预估材料的非线性本构关系。关键词：金属橡胶材料；非线性本构关系；高度DOI：10．3969／j．issn．1005—5053．2010．2．018中图分类号：TGI46．1文献标识码：A文章编号：1005—5053(2010)02—0094~4金属橡胶材料是一种干摩擦阻尼材料，它依靠金属丝之间的滑移摩擦耗散能量，从而达到对系统本构关系为：减

3、震的目的。但金属橡胶材料的本构关系是非线性F：A(EohdaSp．2)+曰(Eohd砑4Sp．2)+的，由金属橡胶材料构成的减振系统的响应计算很困难，因此研究金属橡胶材料的非线性本构关系具c(Eohd4Sp,z)(1)有重要意义。金属橡胶材料的非线性本构关系不仅与材料的密度有关，更重要的还与材料的形状卸载情况下金属橡胶材料的力与位移的非线性本构因子有关，形状因子就是材料的高度与承载面积之关系为：比⋯，本研究主要考虑材料的承载面积一定时高度F丽Eohd4Sp,2X+GL(对金属橡胶材料力学性能的影响，作者以最小二乘参数识

4、别法为基础，研究了材料的密度和承载面积枷((2)一定，高度变化时的金属橡胶材料的非线性本构关系，得到了各项系数值与材料高度的变化关系，分析了高度对金属橡胶材料非线性本构关系的影响规E0hdst,～棚面EohdSpE0hdspp=一192d,5LP律，从而完善了对金属橡胶材料非线性本构关系的理论预估研究工作。式(1)和式(2)可分别简化为：F=ALJP+L9+CL(3)1金属橡胶结构非线性本构关系的建立F=DLpX+GLq+HLrX(4)式(3)和式(4)是对考虑材料高度变化时金属橡胶将文献[1]中金属橡胶材料的非线性本

5、构关系材料的非线性本构关系的近似描述。模型的各项系数A，曰，C，D，G，H改为A，B，C，D，G，，于是得到考虑高度变化时金属橡胶材料2非线性本构关系各系数的确定非线性本构关系理论模型。本构方程式(3)和式(4)的各项系数A，，收稿日期：2009~5—18；修订日期：2009—10—15C，D，G，H的确定是预估金属橡胶材料非线性本基金项目：国家自然科学基金资助(50805112)构关系的关键，而这六个系数由金属橡胶的大量试作者简介：李宇燕(1974一)，女，博士，主要从事振动与噪声验数据得到。控制研究，(E-mail

6、)liyuyan@xatu．edu．cn。2．1试件材料第2期高度对金属橡胶材料力学性能的影响95试件为经回火处理的空心圆柱形金属橡胶材1．7mm。料，密度P=3．1×10kg／m，试件按形状因子2．2试验装置分为十类，如表1所示。试件的金属丝牌号为静态试验采用的设备为WDW-1002型电子万1Crl8Ni9Ti，密度P=7．90×10kg／m，弹性模量能试验机，精度等级为0．5级，最大承载为100KN，E。=1．98×10MPa，丝线直径d=0．18mm。金属丝载荷的测量能精确到0．1N，位移的测量能精确到的螺旋卷直

7、径d=1．7mm，金属丝的螺距h=0．001mm。表1空心圆柱形金属橡胶试件的分类及其非线性本构关系的各项系数表Table1Classificationofhollowcylindricalmetal—rubberandeverycoeficientofnonlinearconstitutiverelationship：苗0疆0U2．3试验内容与数据处理方法(1)试验内容金属橡胶试件l0个，每个试件进行3次力和位移静态试验，每个试件可得3条迟滞回线数据。由于对同一试件进行的前两次试验稳定性差，因而取第三次试验数据进行曲

8、线拟合并得到迟滞回线。(2)数据处理方法采用的数据处理方法是最小二乘法，其原理在HeightL／mm文献[1，8]已有说明，这里不再赘述。图1材料本构关系的系数值'，A与材料高度￡的变化关系2．4金属橡胶材料在承载面积一定、高度发生变化Fig．1RelationshipbetweencoeficientyALofconstitut