橡胶材料粘弹性本构模型的研究及其在胎面橡胶块上的应用

发布时间：2017-09-15 00:15

  本文关键词：橡胶材料粘弹性本构模型的研究及其在胎面橡胶块上的应用

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【摘要】：橡胶材料在汽车上的应用非常广泛,一部普通汽车上,橡胶件就多达100多种,如轮胎、衬套、减振器、发动机悬置等等。这些橡胶构件的粘弹性力学行为对汽车的操纵稳定性、安全性、振动与噪声都有着至关重要的影响。高弹性大变形是橡胶材料常有的变形模式,对于橡胶材料粘弹性力学特性的建模是重点也是难点,本论文针对橡胶材料的粘弹性本构模型及其应用开展了一些探索工作,主要内容包括以下几个方面:首先,对橡胶材料相关实验进行了分析研究,搭建橡胶材料单轴拉伸试验台、平行盘式材料实验台。从准静态单轴拉伸实验数据、定速率循环加载单轴压缩实验数据、应力松弛实验数据、DMA扫频实验数据分析了橡胶材料超弹性及粘弹性力学行为。其次,对现有的整数阶和分数阶粘弹性本构模型进行了系统的对比分析,详细推导各项指标表达式,运用实验数据对模型参数进行了辨识,对比分析各模型应用精度。此外,重点介绍了修正的分数阶Zener粘弹性本构模型,推导其广义形式表达式和数值求解方程,并运用实验数据辨识模型参数,结果表明修正的分数阶Zener粘弹性本构模型具有更高的精度。最后,对橡胶材料的有限元建模过程进行了分析探讨,建立超弹性本构模型及Prony级数形式的粘弹性本构模型,并用ABAQUS有限元软件仿真分析胎面橡胶块的松弛和蠕变特性,与实验结果取得良好一致性。建立超弹性本构模型、粘弹性本构模型及Bergstr?m Boyce滞后模型,对胎面橡胶块单轴压缩循环载荷作用工况和小球回弹工况进行仿真分析,结果表明所建模型能较好的表达胎面橡胶块的粘弹性滞回特性。
【关键词】：橡胶材料 粘弹性本构模型 回弹 有限元 胎面橡胶块
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U465.42
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题背景及意义10-11
• 1.2 粘弹性本构关系国内外研究现状11-15
• 1.2.1 物质的粘弹性11-13
• 1.2.2 粘弹性的本构模型13-15
• 1.3 本文的主要内容15-16
• 第二章 橡胶材料力学性能研究16-36
• 2.1 橡胶材料超弹性力学特性16-25
• 2.1.1 橡胶材料超弹性本构模型16-20
• 2.1.2 橡胶材料单轴拉伸试验20-23
• 2.1.3 材料超弹性本构模型参数辨识23-25
• 2.2 橡胶材料粘弹性力学特性25-34
• 2.2.1 剪切应力松弛实验26-28
• 2.2.2 单轴压缩实验28-31
• 2.2.3 橡胶材料DMA实验31-34
• 2.3 本章小结34-36
• 第三章 橡胶材料线粘弹性本构模型研究36-66
• 3.1 引言36
• 3.2 经典整数阶粘弹性本构模型36-42
• 3.2.1 Maxwell模型36-38
• 3.2.2 Kelvin模型38-39
• 3.2.3 广义Maxwell模型39-41
• 3.2.4 ABAQUS中粘弹性参数的辨识41-42
• 3.3 分数导数粘弹性本构模型42-58
• 3.3.1 分数阶微积分的定义43-44
• 3.3.2 弹壶模型44-46
• 3.3.3 分数导数Maxwell模型46-51
• 3.3.4 分数导数Kelvin模型51-55
• 3.3.5 分数导数Zener模型55-58
• 3.4 修正的分数导数Zener模型58-64
• 3.4.1 修正分数阶Zener模型的广义表达形式59-61
• 3.4.2 修正分数阶Zener模型的数值求解61-62
• 3.4.3 修正的分数阶Zener模型的应用62-64
• 3.5 本章小结64-66
• 第四章 胎面橡胶块的有限元建模66-90
• 4.1 单轴压缩回弹仿真分析66-74
• 4.1.1 Bergstr?m Boyce滞后模型66-69
• 4.1.2 橡胶块单轴压缩回弹过程建模69-74
• 4.2 小球冲击回弹仿真分析74-85
• 4.2.1 求解器的选择75
• 4.2.2 单位的定义75-76
• 4.2.3 初速度的定义76-77
• 4.2.4 可压缩性的定义77-78
• 4.2.5 小球回弹实验78-80
• 4.2.6 小球回弹工况仿真及验证80-85
• 4.3 蠕变实验仿真分析85-88
• 4.3.1 分析步的选择85-86
• 4.3.2 边界条件的添加86-87
• 4.3.3 模型验证及结果分析87-88
• 4.4 松弛实验仿真分析88-89
• 4.5 本章小结89-90
• 第五章 总结与展望90-92
• 5.1 全文总结90
• 5.2 研究展望90-92
• 参考文献92-96
• 致谢96

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1 明杰婷;橡胶材料粘弹性本构模型的研究及其在胎面橡胶块上的应用[D];吉林大学;2016年

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本文编号：853171