橡胶件的静、动态特性及有限元分析
橡胶结构有限元分析收敛问题的对策
需要进行迭代，而是在方程里直接求出接触力（接触压力）：瓦＝ｎ
Ｆｅｏｎｔａｅｔ。从而，拉格朗日乘子法不需要定义人为的接触刚度去 满足接触面间不可穿透的条件，可以直接实现穿透为零的真实接 触条件，这是罚函数法所不可能实现的。
４．４载荷步与载荷子步
４．４．１载荷步
关于载荷步的设置，小的载荷步增量比大的载荷步增量更 有利于计算的收敛。实践证明，在进行橡胶之类材料大变形分析 中，采用合理的多载荷步将载荷逐步加载到结构上，其收敛速度
２２５００９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｆｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ
ａｔ
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ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｏｆ
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ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ
ｎｏｎｌｉｎｅａｒ
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Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ Ｒｕｂｂｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ’Ｓ ＦＥＡ
ＸＩＡ Ｗｅｉ－ｍｉｎｇ，ＬＵＯ Ｇｕｉ－ｌｉｎ，ｊＩ Ｋｕ．ａｎ－ｂｉｎ （Ｊｉａｎｇｓｕ Ｇｕｏｌｉ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｏｏｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｙａｎｇｚｈｏｕ
橡胶接触的有限元分析
圆球与橡胶垫接触的有限元分析一、问题描述分别模拟钢球以及橡胶球在以=0.95F N 的垂向载荷挤压硅橡胶（PDMS ）垫时的变形情况。
钢球直径1=12.7mm Φ，硅橡胶圆盘直径2=50mm Φ，厚度d=5mm .已知硅橡胶杨氏模量 1.0363E MPa =，泊松比0.499σ=，为超弹性材料。
分别模拟小球为刚性材料和为橡胶材料时两种情况下硅橡胶垫的变形情况。
二、有限元分析由于橡胶本构关系的非线性化，以及橡胶制品在应用时的大变形、接触非线性边界条件使其工程模拟变的非常困难。
模拟的准确性与采用的本构关系模型以及模型中材料常数测试的准确性有密切关系。
本次分析以橡胶中常用的Mooney-Rivlin 材料作为橡胶的本构模型。
1、 材料参数的确定Mooney-Rivlin 模型的基本理论不赘述，通过查阅相关文献得知Mooney-Rivlin 模型中材料常数与材料弹性模量有如下关系：10016()E C C =+并且有经验公式：01100.25C C =可以计算Mooney-Rivlin 模型中材料常数1001138173,34543C C ==，用于有限元分析中定义材料。
2、 钢球与硅橡胶盘接触由于钢球与硅橡胶接触时钢球变形可以忽略，可以把钢球看做刚体（Rigid body ），建有限元模型如下：图1 刚性球接触时的有限元模型分析结果如下：图2 刚性球接触时圆盘变形云图最大变形为图中红色部分，为42.82100.282y m mm-∆=⨯=3、橡胶球与硅橡胶圆盘接触将球划分网格，并定义为可变性体（Deformable body）有限元模型如下：图3 橡胶球与硅橡胶圆盘接触时的有限元模型将球看做可变性体，与圆盘赋相同的材料进行分析，圆盘变形云图如下：图4 橡胶球接触时圆盘变形云图最大变形为图中红色部分，为41.62100.162z m mm -∆=⨯=。
机车车辆中常用橡胶件的有限元分析的开题报告
机车车辆中常用橡胶件的有限元分析的开题报告一、选题背景随着国内火车、地铁等交通运输行业的迅速发展，机车车辆的安全性、可靠性等关键性能要求越来越高。
橡胶件作为机车车辆中重要的组成部分，具有减震、缓冲、隔振等重要功能，在保证机车车辆运行平稳、舒适性的同时，也能有效保护机车车辆内部零部件，延长其使用寿命。
目前，机车车辆中所使用的橡胶件经历了从实验室到工程应用的全过程，但传统的经验设计方法已不能满足目前的需求。
因此，有必要采用现代先进的橡胶件设计方法和技术，如有限元分析，来辅助设计和优化橡胶件结构，提高其性能和可靠性。
二、选题意义（1）提高机车车辆的运行稳定性和舒适性：通过有限元分析方法对橡胶件结构进行优化设计，可以减小车辆的振动和噪声，提高运行平稳性和乘坐舒适性。
（2）延长机车车辆的使用寿命：通过优化橡胶件结构，可以在保证橡胶件实现其减震缓冲等各项功能的基础上，提高其耐久性，减少损耗，延长其使用寿命。
（3）提高机车车辆的安全性：通过有限元分析方法对橡胶件的强度和受力状况等进行分析和测试，在保证其安全性的前提下，提高其承载能力和抗变形能力，有效避免橡胶件因受力过大而出现损坏甚至失效的情况。
三、研究方法（1）了解机车车辆橡胶件在各种条件下的受力情况和振动特性。
（2）选取常用的橡胶件，建立其三维有限元模型，用有限元软件对其进行静态强度和动态响应的分析。
（3）通过对静态强度和动态响应分析的结果，对橡胶件的结构和材料进行优化设计，探究橡胶件形状和材料对避震能力、抗变形能力和延展性的影响。
（4）对不同类型的橡胶件进行对比分析，确定其优缺点，并就不同工况下的应用进行适当的选择。
四、预期结果（1）建立机车车辆中常用橡胶件的数值模型，分析其结构受力情况和振动特性。
（2）通过分析结果，优化橡胶件的结构和材料，提高其可靠性和性能。
（3）比较分析常用橡胶件的优缺点，为不同工况下的橡胶件设计提供理论依据。
五、研究难点（1）建立橡胶件的三维模型时需要考虑到其结构特性和材料性能，准确模拟其受力和振动情况。
(机械车辆工程专业论文)机车车辆中常用橡胶件的有限元分析
２．论述了非线性橡胶材料的混合有限单元法，以及ＡＢＡＱＵＳ软 件的非线性有限元法，详细比较了ＡＢＡＱＵＳ软件Ｓｔａｎｄａｒｄ和Ｅｘｐｌｉｃｉｔ 两个求解器。橡胶的静态有限元分析，可以采用Ｓｔａｎｄａｒｄ求解器， 但是橡胶的动态有限元分析以及复杂的接触分析，则采用Ｅｘｐｌｉｃｉｔ 求解器。
通过对机车车辆系统的分析较准确地得到产品在系统运行过程中的主要承受的载西南交通大学硕士研究生学位论文荷形式和载荷大小再运用有限元法建立与实际相符合的产品数值模型就可以准确计算出橡胶零件的应力或应变集中区域预测产品疲劳破坏的位置从而找出产品最薄弱环节为产品的结构优化提高疲劳性能奠定基础
西南交通大学 硕士学位论文 机车车辆中常用橡胶件的有限元分析 姓名：左亮 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：肖绯雄
但是，由于橡胶材料的双重非线性和体积不可压缩性，使得橡 胶材料力学问题的理论计算十分困难，随着计算机的迅速发展和有 限单元法计算技术的发展，使得数值计算方法解决橡胶材料的力学 问题变得可能。
在橡胶制品的设计过程中，应用有限元仿真技术进行静、动态 性能的预测分析和设计改进，进而实现橡胶制品的优化设计，可以 有效提高橡胶件的设计质量，缩短产品开发周期，降低试制和实验 的消耗。本文在总结前人的橡胶制品有限元分析的基础上，应用有 限元仿真技术对机车车辆中常用的橡胶件进行有限元分析。本文的 主要研究内容大致可以归为以下几个方面：
ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇｓ；ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｒｕｂｂｅｒ ｅｌａｓｔｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ’Ｓ
橡胶密封制品的有限元模拟与结构优化
2、橡胶制品有限元分析具体案 例分析
(1)轮胎分析：通过有限元分析，可以对轮胎的力学性能进行精确预测，从 而优化其结构设计，提高轮胎的使用性能和安全性。例如，对轮胎进行静力学分 析，可确定轮胎在不同工况下的变形和应力分布情况，避免轮胎在极端工况下出 现损坏或失稳现象。
(2)传动带分析：传动带是机械系统中重要的元件之一，其性能直接影响到 整个系统的稳定性和效率。通过有限元分析，可以对其传动力、传动效率、振动 等性能进行评估，进而优化传动带的设计和生产工艺。例如，对传动带进行动力 学分析，可确定其在不同转速和负载下的振动和疲劳寿命，提高传动系统的稳定 性和效率。
三、橡胶动态性能有限元分析的 未来展望
随着科技的不断发展，有限元分析在橡胶动态性能研究中的应用将更加广泛。 新的算法和计算能力的提升将使得对橡胶制品的动态性能进行更精细的模拟成为 可能。同时，随着材料科学和实验技术的发展，将为有限元模拟提供更准确的材 料模型和边界条件，从而进一步提高模拟的准确性。
橡胶密封制品的有限元模拟与 结构优化
基本内容
橡胶密封制品在工业和日常生活中应用广泛，如汽车、航空航天、电子产品 等领域。它们起着至关重要的作用，不仅可以防止气体和液体的泄漏，还可以防 止灰尘和污垢的侵入。为了提高橡胶密封制品的性能和可靠性，有限元模拟和结 构优化成为越来越重要的工具。
有限元模拟是利用数学方法模拟真实物理系统的过程，以获得系统在不同条 件下的行为和性能。在橡胶密封制品的有限元模拟中，通常选用橡胶材料属性， 如弹性模量、泊松比、剪切模量等，来描述其力学行为。同时，有限元模拟可以 预测和优化橡胶密封制品的结构，以获得最佳的性能。
结论：
有限元数值模拟已成为工程设计和科学研究的重要工具，对于橡胶制品的动 态性能分析具有特别的价值。通过对橡胶动态性能进行有限元模拟，我们可以预 测制品在实际工作环境下的行为，优化设计以改善其性能，并提高产品的可靠性 和使用寿命。
橡胶静态和动态试验疲劳性能之特点
近年来 获得 了有 关橡胶 结构 对其疲 劳性 能 影 响 的新 的数 据 。数 据 表 明 ， 态 和动 态 疲 劳 静 性 能 指标 与胶 料组分 无关 。
ｒ ＝ ｒｌ ／ Ｊ ｏ 。 （） １
弹性 体结 构 的高 缺 陷 性 ， 使 橡 胶 不 能 实 致
现取 向增 强 ， 此 ， 得 硫 化 胶 的强度 比较 低 ， 因 所
式 中 ｒ一 时 间单 位 ；
一
如不 加填 料 的丁苯橡 胶 、 丁 橡胶 等 。 顺
从瞬 间 拉伸 开始 至 寿命 ｒ 时 间 内贮 。
橡胶使 用 寿命 的真应 力 函数幂方 程 。 在 研 究橡胶 使用 寿命 的试验 中确 定 了试样 破坏成 几 部分 的时 间与静 态变形 或应 力大 小的 关 系 。根据 这些 数据 ， 给 定 的 变形 或 应 力 条 在
弹性体 材 料 的 疲 劳 破 坏 具 有 机 械 化 学 性
链 的取 向和结 晶 而明显 提高 。
橡胶结 构 上 的缺 陷 是 下 列 几 种 因素 造 成 的： 交联键 分 布 不均 ， 聚合 物分 子链 紊 乱 ， 在 存 着 分 子端 部 区域 ， 比较 大 的弱 交 联键 区域 或 有
过硫 区域 。
以 能量 形式 表征使用 寿 命的方 程式 ：
取 向和结 晶功 能降低 也是 导致 在热老 化条 件 下橡 胶强 度 指标 降 低 的原 由 ， 这是 由于 聚 合
物分 子 键解 聚的紊 乱过 程 和结构化 造成 的 。 向胶料 中加 入 活化 填 料 ， 料 的 取 向 功 能 胶 提高。
橡胶衬套静刚度有限元分析与测试技术的应用现状
第47卷 第9期·56·CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)橡塑技术与装备（橡胶）作者简介：聂振学 (1986-)，男，本科，中级工程师，主要从事橡胶衬套类产品的研发工作。
收稿日期：2021-03-02橡胶衬套作为汽车上极为重要的承载结构原件，对汽车悬架的运动学特性、使用寿命以及汽车整体性能都有着十分重要的影响，要想对这些方面的特性进行精确的分析就必须要对橡胶衬套的力学性能进行深入的分析研究。
橡胶衬套的力学性能包含很多方面，其中橡胶衬套的静刚度是汽车悬架设计的基本参数，其静刚度对于汽车的行驶过程也有着重要的影响。
当汽车承受比较平缓的载荷时，橡胶衬套所产生的相对恒定的刚度就会保证汽车的平稳行驶。
反之，在汽车承受了比较大的冲击载荷时，橡胶衬套变刚度特性会相应的产生较大的刚度，由此来防止汽车出现异常行驶的情况。
静刚度作为橡胶衬套的静态力学性能，对于橡胶衬套的研究有着很大的帮助，本文中即针对橡胶衬套的静刚度，通过有限元的仿真分析以及相关试验结果的对比来较为准确的计算橡胶衬套的刚度值[1]。
1 橡胶衬套试验样件弹性有限元分析对于橡胶衬套的刚度特性分析涉及很多方面，其分析的准确性受到橡胶衬套试样材料的选取、计算方法的选择等诸多方面影响。
常见橡胶衬套所用橡胶以天然橡胶为主，在进行分析之前，一般首先对橡胶材料性能进行测试。
首先对橡胶材料进行拉伸试验，进行拉伸的过程中使用到了拉力试验机，为了保证拉伸试验的准确性，会同时使用夹持器以及引伸计，由此橡胶衬套静刚度有限元分析与测试技术的应用现状聂振学(青岛科技大学 高分子科学与工程学院，山东 青岛 266042)摘要：当前我国国民经济飞速发展，随着人们对于出行要求的不断提高，汽车的数量也在快速增加。
橡胶衬套广泛应用于汽车悬架，其能够很好的起到减震的作用，也能够大大提高汽车悬架的使用寿命。
橡胶弹簧有限元分析方法研究
橡胶弹簧有限元分析方法研究橡胶弹簧是一种广泛应用于汽车、机械、纺织机械、仪器仪表、建筑以及航空航天等领域的一种重要零部件。
由于橡胶弹簧的复杂性及多变性，传统的理论计算容易产生错误和误差，使得应用中出现了大量的设计性不足、质量性不足、生产性不足以及可靠性性不足等缺陷。
为了解决这一问题，有必要研究采用有限元分析方法，以便更好地预测和模拟橡胶弹簧的动态行为。
首先，要正确理解有限元分析的基本原理。
有限元分析是运用数学模型来分析实际现象的数值方法，是一种建立在空间分布的受力状态下的结构分析方法。
有限元分析的基本思想是，将物理结构分解成若干有限的元素，而且每一个元素的力学性质可以求解。
通过定义每一个元素的节点坐标，即可建立出完整的结构模型。
此外，有限元分析还能够确定结构模型在任意荷载条件下的变形大小以及分析模型的强度。
其次，要正确应用有限元分析技术研究橡胶弹簧。
橡胶弹簧是一种特殊的力学结构，困难在于它具有复杂的拉伸行为、多变的挠曲形状以及具有非线性的材料特性。
因此，在实际的分析过程中，要在计算有限元分析结果的基础上加以考虑，以便准确地反映非线性材料特性，达到尽可能准确的分析结果。
此外，橡胶弹簧的计算模型还要加以完善。
原来，由于橡胶弹簧的动态特性复杂，在实际分析中往往采用简化的板梁模型，然而这种简化模型多采用相同的材料性能，由于模型简化过度而导致结构参数计算不准确，从而影响了计算的准确性。
为此，在实际的计算中，要采用更加复杂的三维有限元模型，考虑到橡胶弹簧结构本身的复杂性，以便准确地反映弹簧的动态行为特性。
最后，要采取有效的控制和管理措施，确保分析结果准确、可靠。
首先，在计算过程中，要严格把控模型分析和计算过程，充分考虑橡胶弹簧的特殊性和复杂性，以保证分析结果准确。
此外，要建立一套完善的计算和控制机制，以便及时发现和处理模型分析的错误。
最后，要对结果进行全面综合评估，以便在确定设计参数时能够及时准确地反映实际情况。
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橡胶件的静、动态特性及有限元分析
北方交通大学
硕士学位论文
橡胶件的静、动态特性及有限元分析
姓名：郑明军
申请学位级别：硕士
专业：车辆工程
指导教师：谢基龙
2002.2.1
file:///E|/Material/new download/Y476948/Paper/pdf/fm.htm2007-7-3 11:31:00
目录
文摘
英文文摘
第一章绪论
1.1引言
1.2选题背景
1.3本论文的主要研究内容第二章橡胶类材料的本构关系
2.1引言
2.2橡胶材料的本构关系2.2.1橡胶材料的统计理论2.2.2橡胶材料的唯象理论2.3橡胶材料的应力应变关系2.4小结
第三章非线性橡胶材料的有限单元法
3.1引言
3.2非线性橡胶材料的罚有限元法3.3非线性橡胶材料的混合有限元法3.4非线性橡胶材料的杂交有限元法
3.5ANSYS软件的非线性有限元分析方法3.6小结
第四章橡胶材料常数的研究
4.1引言
4.2测定橡胶材料常数的实验方法
4.3 Mooney-Rivlin型橡胶材料常数C1和C2的测定4.4橡胶硬度对Mooney-Rivlin型橡胶材料常数的影响
4.4.1橡胶硬度与弹性模量的关系4.4.2橡胶柱的压缩试验
4.4.3橡胶柱的有限元分析
4.4.4橡胶支座的有限元分析
4.4.5不同硬度下橡胶材料常数C1和C2的确定5小结
第五章橡胶夹层的断裂分析
5.1引言
5.2双悬臂橡胶夹层梁的有限元分析5.2.1试验研究
5.2.2有限元分析
5.2.3计算结果分析
5.3双悬臂橡胶夹层梁的断裂力学分析5.3.1双悬臂橡胶夹层梁界面J积分5.3.2双悬臂橡胶夹层梁应变能释放率G 5.3.3双悬臂橡胶夹层梁的断裂力学分析5.4双剪切橡胶夹层的有限元分析
5.5双剪切橡胶夹层的断裂力学分析
5.5.1双剪切橡胶夹层界面断裂韧性
5.5.2双剪切橡胶夹层的断裂力学分析
6小结
第六章橡胶弹性车轮动态特性分析
6.1引言
6.2橡胶弹性车轮的特点
6.3橡胶弹性车轮的结构
6.4橡胶弹性车轮的有限元分析6.4.1橡胶弹性车轮的有限元分析
6.4.2橡胶弹性车轮的减振效果
6.4.3橡胶硬度对弹性车轮动态特性的影响6.5小结
第七章结论
7.1橡胶材料常数的研究
7.2橡胶夹层的断裂分析
7.3橡胶弹性车轮动态特性分析
参考文献
致谢。