文档介绍：金属橡胶隔振器抗冲击性能研究
夏宇宏1, 姜洪源1,魏浩东1, 闫辉1, 2
(1. 哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨 150001;
2. 萨马拉国立航空航天大学飞行器发动机系,萨玛拉 443086, 俄罗斯)
摘要:对金属橡胶隔振器的冲击性能进行了理论和实验研究。借助于金属橡胶构件的加载曲线和迟滞回线,研究了具有非线
性干摩擦阻尼隔冲系统在短冲击和长冲击时的最大响应的计算方法,并借助于 Matlab 实现了最大冲击响应的逐步积分计算。通过实
验研究了构件结构形状和参数、负载质量、冲击加速度等对金属橡胶构件抗冲击性能的影响,对理论方法进行了验证,为工程实践
提供了依据。
关键词:金属橡胶隔振器;冲击响应;数值计算;实验研究
中图分类号: 文献识别码:A

金属橡胶构件是将金属丝绕成螺旋状的弹簧形状,经以金属橡胶隔振器作为抗冲击元件,对该单自由
过拉伸、编织后,放入模具中冷压成形。金属橡胶材度系统建立力学模型,如图 2所示。隔振器的刚度为
料的研究成功不仅扩大了已有金属材料的使用范围, k,阻尼为 c。系统的运动方程为:
而且解决了某些构件在特殊工作环境中对材料提出的
mx+ P(,) x x=− mu (1)
特殊要求。使用金属橡胶构件的冲击保护系统可以满
足航空航天及国防等领域的高温、高压、高真空、超式中,m 、 x 、P 分别为负载质量、相对位移、隔振
低温、腐蚀性介质等恶劣的工作环境[1-3]。金属橡胶隔器的变形反力,u 为冲击加速度,x 为相对加速度,δ、
振器抗冲击是通过隔振器的变形,把急剧输入的能量 u 分别为负载的位移和基础的位移。
存储起来,冲击过后系统自由振动把能量释放出来。δ
在金属橡胶变形过程中,金属丝之间将发生相对滑移,
而在接触面之间的干摩擦会消耗大部分冲击能量[4]。在 m
本文中,对两种不同类型的金属橡胶隔振器在冲击载金属橡胶
隔振器
荷作用下的力学特性进行了研究。 x = δ− u
k c
1 金属橡胶隔振器抗冲击理论研究 u
ut&&()
隔振器结构及抗冲击系统
研究中使用的两种隔振器分别为套筒型和草帽型 t
金属橡胶隔振器,如图 1 所示。图 2 含有金属橡胶隔振器的冲击隔离系统力学模型
隔振器非线性刚度特性
通过分析静态迟滞回线可以得到金属橡胶隔振器
H
d2 的刚度非线性特性。隔振器的刚度计算公式为:
d1 kx()= Px ()/ x (2)
图 3 和图 4 分别为不同结构参数的套筒型金属橡胶
(a) 套筒型(b) 草帽型隔振器和草帽型金属橡胶隔振器的静态刚度曲线。图
图 1两种金属橡胶隔振器中相对密度ρ等于金属橡胶构件的密度与金属丝密度
的比值。金属橡胶隔振器在外力作用下,其刚度具有
很强的非线性。套筒型金属橡胶隔振器刚度呈现硬特
基金项目:国家自然科学基金项目(50675042) 性,而草帽型金属橡胶隔振器刚度呈现软特性。
第一作者夏宇宏女,博士,副教授,1973 年生
1200 所示。
ρ= H =20mm
900
ρ= H =20mm