● 摘要
金属橡胶材料是将金属丝卷成螺旋形,经过拉伸、编织、加压成型,并经热处理而成的弹性多孔材料,金属橡胶材料利用内部的金属丝之间相对滑移,产生干摩擦耗散大量能量而起到阻尼作用。用金属橡胶材料制成的金属橡胶减振器(Metal Rubber Damper, MRD)不仅耐高低温,而且耐腐蚀、不易老化、抗冲击,具有很长的工作寿命,在航空航天领域有着广泛的应用前景。这种减振器在许多发达国家,尤其是在俄罗斯已得到广泛而成功的应用,在我国积极开展金属橡胶减振器研究工作将具有十分重要的意义。本文研究了金属橡胶的制备工艺,分析了金属丝的选材、簧丝走向、安装预紧量以及使用环境温度对金属橡胶减振器性能的影响。设计了一款金属橡胶减振器,并实验研究了它的振动冲击特性。结果表明金属橡胶减振器具有明显的非线性特征。在总结已有研究成果的基础上,结合工程应用实际,建立了用等效粘性阻尼和三次刚度来描述金属橡胶本构关系的简化模型,并通过实验数据的拟合完成了参数辨识。在相同激励输入的情况下,模型的解析解和实验响应相差不大,证明简化模型能较好的描述金属橡胶减振器的力学特性。在几个典型的可靠性和环境试验条件下进行了金属橡胶减振器的振动试验,试验结果表明在正弦扫频和随机振动条件下,金属橡胶减振器具有良好的减振性能。本论文还研究了随机振动环境下金属橡胶减振器的参数设计问题。采用等效线性化法在金属橡胶减振器的非线性参数与等效的线性参数之间建立联系。利用随机振动环境下线性减振器设计方法优化线性参数后反解出非线性参数,从而完成金属橡胶减振器的参数设计。
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