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基于液固耦合有限元分析的驾驶室液压悬置结构参数

原文作者:
  陈志勇,史文库,王清国,滕腾
发布时间:
  2014-08-13
来    源:
  吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,中国第一汽车集团公司技术中心
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摘 要:通过材料试验确定了所研究驾驶室液压悬置橡胶材料的本构模型。分别建立了液压悬置的固体模型和液体模型,将其导入有限元分析软件中建立了液固耦合模型。利用准静态分析方法计算了液压悬置的静刚度,并与试验数据进行了比较。在动刚度分析中,液体流动参数采用K-Epsilon RNG紊流模型,计算了液压悬置的动刚度和相位角,并与试验数据比较。经过试验验证,表明所建立的驾驶室悬置液固耦合有限元模型是正确的。利用所建立的有限元模型分析了悬置主要结构参数对其动特性的影响。
  目前,国外一些高档轻型载货汽车开始应用驾驶室液压悬置,相对于橡胶垫式悬置,液压悬置具有较大的行程,且在低频振动域内具有大阻尼、动刚度较高特性;在高频振动域内具有小阻尼,动刚度较低特性[1]。在不同的工况下,对驾驶室振动均具有良好的衰减效果。目前国内外学者已经开始应用有限元方法研究发动机液压悬置[2],但是未见
对于驾驶室液压悬置的研究。本文运用有限元计算的方法对驾驶室液压悬置进行研究,不需要通过试验预先测得橡胶主簧的体积刚度、等效活塞面积等参数,不需要试制出悬置元件即可进行性能分析,可显著缩短驾驶室液压悬置的开发周期。
1 确定橡胶超弹性模型参数
    橡胶材料的超弹性本构模型[3]有多种表达式,表达式中的未知参数一般由材料应力应变试验数据拟合得到。试验类型包括单轴试验,等双轴试验,平面剪切试验和体积试验[4]。将试验数据输入有限元软件中,软件会以最小二乘法进行拟合[5],根据拟合的曲线和试验曲线的比较,能确定出哪种模型能更精确地模拟试样的材料特征。
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