非線性Zener隔振系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)及遲滯特性分析

俞力洋，李國芳，吳少培，黃 然，丁旺才

(蘭州交通大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，蘭州 730070)

橡膠材料因其非線性和黏彈特性而被廣泛應(yīng)用于各類隔振系統(tǒng)中,如高鐵軌下橡膠墊板[1]、鋼軌扣件彈性墊板[2]、空氣彈簧橡膠囊[3]、汽車懸架減振器緩沖塊等.為更準(zhǔn)確地反映橡膠隔振系統(tǒng)的動態(tài)特性,前人基于彈簧-阻尼并聯(lián)的Kelvin-Voigt模型和彈簧-阻尼串聯(lián)的Maxwell模型提出了很多復(fù)雜的動力學(xué)模型,如Zener模型[4]、Berg模型、Dzierek模型及分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型.

目前,人們對于橡膠隔振系統(tǒng)靜力學(xué)特性的研究已較為成熟[5],而對其動態(tài)特性計算方法的探索卻相對較少.宋康[6]等通過對液壓懸置系統(tǒng)動力學(xué)方程的拉普拉斯變換,求得系統(tǒng)動剛度.楊俊等[7]通過對系統(tǒng)本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行傅里葉變換,得到四種橡膠元件動力學(xué)模型的復(fù)模量,進(jìn)而計算出系統(tǒng)的動剛度與阻尼.李萬潤等[8]基于ANSYS提出一種用來計算疊層橡膠隔震支座滯回曲線的多尺度模擬方法,并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證.韋凱等[9]用復(fù)模量法所得滯回曲線上最大位移點(diǎn)與最小位移點(diǎn)所得直線的斜率表示動剛度.周小智等[10]利用旋轉(zhuǎn)矢量法計算了Maxwell模型表征的液壓減振模型的動態(tài)特性.

上述文獻(xiàn)均基于材料的本構(gòu)模型,通過拉普拉斯變換或復(fù)模量法對橡膠材料的動態(tài)特性進(jìn)行計算,使橡膠隔振系統(tǒng)動態(tài)特性的計算孤立于系統(tǒng)的振動響應(yīng).孫建鋒等[11]將抗蛇形減震器簡化為Maxwell模型,計算了系統(tǒng)的等效剛度和等效阻尼.陳國泰[12]基于Maxwell模型研究……