[发明专利]车辆减振橡胶静态非线性材料参数的精度和稳定性的测试方法

说明书

【技术领域】

本发明属于机械设备和车辆的零件设计及理论研究技术领域，具体是指一种车辆减振橡胶静态非线性材料参数的精度和稳定性的测试方法。 

【背景技术】

应用在车辆系统中的橡胶减振器，主要起减振耗能作用的是橡胶高分子材料，而橡胶高分子材料属于超弹性材料，其力学行为体现为固体弹性和液体粘性之间的一种力学行为。其静态和准静态力学行为体现为高度非线性特征，具有强烈的时间和温度依赖性，与载荷频率、载荷幅度和变形形式等有关。 

由于橡胶减振器上减振橡胶的材料参数属于非线性力学参数，该类参数的影响因素过于复杂，长期以来无法实现该类参数较精确的实验研究和较精确估计，其静态非线性材料参数的精度和数值稳定性估计研究始终无法实现。由于这种理论计算和实验技术上的缺陷，造成了橡胶减振器设计精度低、性能不可靠的现状。这也就造成橡胶减振器设计技术与各种生产技术环节的脱节。调研表明，关于减振橡胶的非线性材料参数的理论计算精度研究及其数值的稳定性问题和它的实践应用问题，一直以来是科技界和工程界的较前沿问题。 

关于橡胶减振器减振系统的许多设计相关问题，现时较成熟的技术，只能进行过于简化的静态设计，并且无法实现较完善的橡胶减振材料非线性超弹性材料参数的精度计算和稳定性分析计算，一些理论和实验技术，仍然只处于试验研究和减振效果验证上。 

在工程设计中，对其非线性力学行为和力学特性参数的较精确的理论计算和实验研究较少，尤其缺少对其高度非线性系统性能精度研究的实验方法 和理论计算技术。而橡胶减振器的设计必须获得这些理论计算和实验的支持，才能实现符合工况环境要求的更精确的设计。 

橡胶减振器在工程领域中应用广泛，而且随着各种工况环境人性化的要求、仪器设备精度要求和可靠性要求的提高，减振系统设计的精度要求也在不断提高。如，应用在各种车辆系统和船舶工程中，应用在风机、粉碎机以及机床等机械系统中的橡胶减振器等等。这些数据资料和实验及计算方法，是进行该类橡胶减振器（以及多种橡胶高分子材料）实现较精确设计和应用的重要支撑。 

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种车辆橡胶减振非线性材料参数静态性能测试方法。 

本发明是这样实现的： 

一种车辆橡胶减振非线性材料参数静态性能测试方法，包括如下步骤： 

第一步骤：通过基础实验获得力和变形的数据： 

关于剪切实验的等效替换，采用宽度方向尺寸大于高度的15倍以上的均匀单轴拉伸实验来代替，也称为受限拉伸； 

可以得到剪应力与应变的包含变刚度的剪切本构方程如公式（1） 

τ=G_(γ)γ  (1) 

式中τ-剪应力，G_(γ)-剪切弹性模量，是应变的函数；γ-剪应变； 

其静态工程剪切应变数值，可以通过视频摄象测量出宽度方向的尺寸变化，并与其垂直方向的尺寸比较，计算得出γ，由剪应变与剪应力的关系，就可以得到该减振橡胶剪切的实验数据，再按照最小二乘法拟合出本构关系实验曲线； 

第二步骤：将第一步骤得到的力和变形的数据输入有限元软件进行计算，拟合计算出材料常数： 

得到各种形式应变能函数的拟合曲线图和实验曲线的比较分析图； 

第三步骤：通过有限元的数值计算和分析功能，利用计算机进行计算分 析，可以得到拟合曲线的稳定性评价表，评价结果及解释，Mooney-Rivlin一阶模型材料参数的稳定性评价表，Polynomial二阶材料参数的稳定性评价表，Yeoh三阶材料参数的稳定性评价表和Arruda-Boyce材料参数的稳定性评价表,对上述结论比较和综合分析,从而得到最优超弹性变形能密度函数的形式和相应的材料常数。 

进一步地，所述基础实验为受限拉伸实验，即采用宽度方向尺寸大于高度的15倍以上的均匀单轴拉伸实验。