金属橡胶材料的理论模型研究.pdf

《金属橡胶材料的理论模型研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第19卷第3期航空动力学报Vol119No132004年6月JournalofAerospacePowerJun.2004文章编号:100028055(2004)0320314206金属橡胶材料的理论模型研究1122郭宝亭,朱梓根,崔荣繁,庞为(1.北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100083;2.沈阳黎明航发集团公司技术中心,沈阳110043)摘要:金属橡胶因此类金属构件具有类似橡胶的弹性而得名。本文从金属橡胶的成型工艺特点出发,以弹簧理论为基础,通过建立金属橡胶材料的力学模型,对材料的刚度特性进行理论分析,给出了金属橡胶材料的本构关系,为开发金属橡胶材料的产品设计与应

2、用提供理论依据。关键词:航空、航天推进系统;金属橡胶;模型;成型非受压面;非线性中图分类号:V23119文献标识码:ATheoreticalModelofMetal-RubberGUOBao2ting,ZHUZi2gen,CUIRong2fan(1.SchoolofJetPropulsion,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,China;2.ShenyangLiMingAeroengineGroupCorporationLTD,Shenyang110043,China)Abstract:Meta

3、l2Rubber(MR)isametalmaterial,anditselasticityissimilartothatofrub2ber.Thepaper,basedonMRtraitsofformingtechnicsandspringtheory,demonstratestheme2chanicmodelofMRandstudiestherigiditycharacteristicsthroughtheoreticmethod.Besides,thepaperpresentstheconstitutiverelationofMR,whichissignificantfort

4、heMRproductdesignsandapplications.Keywords:aerospacepropulsionsystem;Metal2Rubber(MR);model;formingnonpressing2surface;nonlinear金属橡胶材料是由金属丝制成的。它的主要制作过程是先将金属丝绕成螺旋状的弹簧形状,经过拉伸、编织后,放入模具中压制成型(如图1)。金属橡胶压制成型后,金属丝之间相互缠绕,在一定程度上有某种规则性,在金属橡胶的成型受压面上,金属丝多为平行受压面分布(如图2)。其中图2(a)是在成型时受压面金属丝排列图,图2(b)是成型非受压面金属丝

5、排列图。从图2金属图1金属橡胶阻尼器橡胶中金属丝的排布可以看出,在金属橡胶的成Fig.1MRDamper型受压面上,金属丝多为平行受压面分布。因此,收稿日期:2003-07-08;修订日期:2004-05-10作者简介:郭宝亭(1963-),男,辽宁沈阳人,北京航空航天大学能源与动力工程学院博士后,主要从事转子动力学、结构强度及振动试验技术研究.第3期郭宝亭等:金属橡胶材料的理论模型研究315金属橡胶是一种非各向同性材料。对于环型金属橡胶减振器,就材料本身而言,根据以上对金属橡胶材料的观察分析,可以它是一种疏松结构的金属材料,在材料力学中,它将杂乱的金属丝看成许多分层的微小弹簧,

6、小弹的密实性或连续性是不能够被忽略的。而就其制簧的形状各不相同,但主要可看成是与成型压力做工艺而言,在整个构件体积内是均匀的。而它在面有一小角度A(即螺旋角)的小曲梁。每个小弹压制方向和非压制方向上,具有不同的力学性能,簧都具有一定刚度,它们的共同作用形成宏观上属于正交各向异性(确切地说属于工艺正交各向金属橡胶总的刚度特性。金属橡胶在受外力时,小异性)材料。弹簧之间的相互滑移产生的摩擦必然消耗部分能量,这是金属橡胶具有阻尼作用的原因。图4“微单元体”应力情况Fig.4"Micro2cell"stress为了研究环型金属橡胶的受力状态,可以借助材料力学中的方法,切取一个小“微单元体

7、”,其应力状况如图4所示。其中与Z轴垂直的面即X-Y面为受压面,与X、Y轴垂直的面即Y2Z图2不同成型面中金属丝的排布面、X2Z面为非受压面。这里切取的小“微单元Fig.2Arrangingwireondifferent体”,以其在很小的体积内的平均力学性能,接近forming2surface整个试件的平均力学性能为准。为了研究金属橡微元弹簧之间的相互挤压也是随变形量的增胶材料的宏观性能,作为工程方法,我们假定其加而增大的,这种挤压作用限制了微元弹簧之间为连续的、均匀的介质模型。