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带预压装配的橡胶组件产品有限元分析方法王京雁1，卜继玲，高发雄，张亚新（株洲新材料科技股份有限公司湖南株洲412007）Methods research of Finite Element Analysis of rubber products with preloading assemblyJing-yan W ANG, Ji-ling BU, Fa-xiong Gao, Ya-xin ZhangTechnology Center of Zhuzhou Times New Materials Technology co.,LTD.,Zhuzhou, Hunan, China 412007摘要：用试验和有限元分析相结合的方法，对带预压装配橡胶组件产品车顶连接装置进行了强度校核与疲劳分析。
结果表明，采用多分析步方法来实现预压装配过程更符合产品的实际工况，此分析方法可对同类产品的设计开发提供较好的参考价值。
关键词：带预压橡胶产品组件；有限元分析；试验对比1. 引言橡胶金属减振元件具有有效的减振降噪作用，因此在铁路机车行业的应用越来越广泛。
橡胶的承载能力中被压缩能力优于抗剪切、抗拉伸，以及抗弯曲能力，除此之外还有易老化，蠕变，应力松弛、散热不良等特性。
为了充分利用橡胶的优点，扬长避短，带预压的橡胶组件的使用越来越普遍，这样的好处是使橡胶在工作中减少受拉作用。
与此同时，利用装配过程对橡胶组件实现预压的设计也逐渐变多，产品在加载过程中，一端受压的同时，另一端受拉，而由于预压量的存在，使得受拉端橡胶的应力尽可能减小，从而提高使用寿命[1-2]。
本文所指的带预压装配的橡胶件是指相对复杂的系统组件，经过装配后的组件中橡胶一直处于受压状态。
此类系统组件服役过程中橡胶的受力状态相对复杂，同时存在剪切、压缩和拉伸的载荷。
由于橡胶的非线性作用，对系统组件的受力状态也有较大影响。
在实际产品开发过程中，为了节约产品开发周期及试验费用一般会结合有限元分析仿真分析进行结构可靠性验证，但是带预压装配橡胶组件产品的有限元分析过程相对复杂，往往存在装配上的连接设置问题，因此仿真与试验可能会存在一定差距。
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。
转向架轴箱橡胶节点疲劳寿命的有限元分析转向架轴箱是汽车的重要组成部分，其中橡胶节点是重要的结构部件，其受力性能决定了转向架轴箱的性能指标。
然而，橡胶节点在受力运行过程中，它的疲劳寿命的问题一直是很难预测的。
因此，研究并预测橡胶节点疲劳寿命变得非常重要。
有限元分析是一种用来模拟复杂物理系统行为的有效工具。
基于有限元分析，已经开展了很多研究，以研究转向架轴箱橡胶节点的疲劳寿命,中包括建立模型、模拟受力情况、求解应力分布和计算疲劳寿命。
有限元分析可以有效预测橡胶节点的疲劳寿命，而不需要耗费大量时间和金钱。
有限元分析通常需要模拟计算时所用的转向架轴箱模型。
模型的建立需要考虑转向架轴箱的各个物理参数，如材料性能、尺寸尺度、几何形状、受力环境等，并进行合理的参数选择。
在仿真计算中，可以采用物理模型、物性模型及力学模型来模拟受力情况，有效地分析受力情况对转向架轴箱橡胶节点的影响，探究结构参数对应力分布及疲劳寿命的影响。
根据有限元分析，可以计算出橡胶节点的应力分布。
该应力分布可以根据给定的设计规范，以及正常工况下的可接受应力值，确定橡胶节点的最大可接受应力和最大应力比率。
考虑到结构参数的不同，根据材料的综合性能，可以推算出橡胶节点的疲劳寿命。
有限元分析可以有效的预测转向架轴箱橡胶节点的疲劳寿命，除了可以提高结构部件的可靠性外，还可以为汽车制造商提供产品设计指导。
而且，该方法在实践中也能够起到节约时间和金钱的作用，因为它可以模拟大量的试验情况，较少的实验也可以获得可靠的结果。
因此，有限元分析可以有效地预测转向架轴箱橡胶节点的疲劳寿命，以实现更便捷、更可靠的分析。
今后，有限元分析将会有更广泛的应用，进一步开发和优化结构设计和性能测试，从而改善汽车性能和安全性。
研究开发弹性体,20100825,20(4):34~38CH INAELASTOMERICS收稿日期63作者简介韩智慧(),女,山东省岛人,硕士,主要研究方向为减震系统及橡胶减震件的开发。
有限元在车辆橡胶元件中的应用韩智慧,万里翔,何宇林,曾力(西南交通大学机械学院,四川成都610031)摘要:分别利用闭型方程式与有限元对粘合圆柱橡胶块进行刚度分析对比;利用有限元与试验对3种不同汽车橡胶减震件进行分析对比,体现了有限元法在此设计领域中的可行性与优越性。
关键词:有限元;橡胶元件;刚度中图分类号:TQ 336.4+2文献标识码:A文章编号:10053174(2010)04003405橡胶减震件在汽车上应用非常广泛而且其品种繁多,例如各种衬套、发动机悬置,推力杆橡胶关节等等,但是由于橡胶材料的超强非线性及元件的复杂结构,若仅仅使用有限几个闭型分析方程式是满足不了设计要求的。
随着非线性有限元分析软件的不断发展与日臻完善,其已经可以在汽车橡胶减震元件中得到广泛的应用,成为工程技术人员解决设计分析工作的有效途径。
1粘合圆柱橡胶块的刚度分析对一种结构十分简单而且经典的结构粘合圆柱形橡胶块(结构如图1),通过闭型方程式与有限元的计算对其刚度进行分析并对结果进行比较。
图1粘合圆柱形橡胶块三维模型1.1利用闭型方程式求解1.1.1本构方程橡胶类各向同性不可压缩超弹性材料,文献[1]得其本构方程:e=-P +2W I 1B-W I 2B -1式中:I 1、I 2为Cauch Green 左张量B 的前2个基本不变量,e为高氏应力张量,角标e 表示弹性分析;W(I 1、I 2)是未变形物体单位体积的应变能密度。
本研究中W 的形式为:W =C 10(I 1-3)+C 01(I 2-3)+C 11(I 1-3)(I 2-3)+C 20(I 1-3)2+C 30(I 1-3)3式中由5个常量组成的集合{C 10,C 01,C 11,C 20,C 30}是材料的特性参数,这些特性参数的数值是从单轴和多轴应力松弛数据中得到的,本研究中C 10=100.8kPa,C 01=161.2kPa,C 11=1.338kPa,C 20=0.6206kPa,C 30= 6.206kPa 。
有限元技术在汽车悬架橡胶衬套刚度计算中的应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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第2期(总第225期)2021 年4 月机 械 工 程 与 自 动 化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONNo2Apr文章编号=672-6413(2021)02-0075-02履带车辆橡胶衬套有限元分析张磊，卢浩博(神华宝日希勒能源有限公司，内蒙古 呼伦贝尔021000)摘要：履带车辆是一种用于复杂地形的多功能越野车，目前履带车辆支重轮和主梁之间常常采用刚性连接，不能满足减振要求。
为了解决现有履带车辆存在的缺陷，以某军用车辆橡胶履带行走系悬架为研究对象，将 支重轮与主梁之间的刚性连接改为采用橡胶衬套的弹性连接，利用有限元技术分析了橡胶衬套静、动力学行为特性，并对其进行了模态分析，得到橡胶衬套的应力云图、位移云图、各阶振型以及应力位移随时间变化 的曲线。
该研究为橡胶类零部件的有限元分析方法提供了理论指导和参考依据。
关键词： 橡胶衬套； 有限元； 履带车辆中图分类号：TP391.7 ：U469.6+ 94 文献标识码：A0 引言履带式车是一种适用于山地、沼泽地、沙漠地区等 复杂地形的多功能特种越野车。
由于工作条件恶劣, 因此要求其具有较好的通过性、机动灵活性和良好的 抗震性。
目前，履带式工程车辆中支重轮和车架、主梁 之间常用焊接等固定联接方式，车辆在恶劣路面的行 驶过程中会产生非常复杂的激励，引起强烈振动，无法 满足车辆平顺性要求。
为解决现有履带车辆存在的缺陷，可将支重轮与 主梁之间的刚性连接改为采用橡胶衬套的弹性连接。
橡胶衬套作为一种常用的减振元件，已被广泛应用于 车辆的行走系统和底盘悬架中。
随着有限元分析技 术的迅猛发展，许多有限元仿真软件如ABAQUS 、 ANSYS 等都建立了橡胶模型，不仅简化了计算过程, 提高了计算精确度，而且分析结果与试验值和实验值 相近。
通过实验，Charlton 等⑴验证了使用有限元软 件分析拟合橡胶材料特性的准确性，并对超弹性理论 进行了讨论和描述。
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。
机车车辆用橡胶定位器的有限元分析与研究作者：王明星林胜摘要：本文利用Ansys5.7版的新增橡胶本构模型，同时，采用我公司在美国AXEL实验室的所做的橡胶材料的实验数据做为分析输入，对高速重载机车车辆用橡胶定位器产品进行有限元分析。
并研究产品的隔板倾角的变化及橡胶层数对三向刚度性能的影响。
关键词：橡胶，有限元，ANSYS，定位器在铁路不断提速的同时，对乘车的安全性和舒适性也提出了更高的要求。
为了能满足人们的要求，机车上的橡胶减振产品的应用愈来愈多。
对橡胶产品的要求也愈来愈高。
通过传统的实验的方法来调节橡胶产品的各项性能，操作起来要耗费大量的人力，物力，财力，同时也耗费大量的时间。
随着力学领域中有限元技术的不断成熟，和大型商用有限元分析软件的不断发展和完善，利用有限元软件来分析橡胶产品性能这种方法愈来愈为人们所重视。
ANSYS软件是国际知名的通用FEA软件，能够进行结构分析、温度场分析，流场分析、以及电磁场分析。
我公司自1997年引进ANSYS软件以来一直致力于橡胶产品的分析计算的研究，并将分析计算与实际生产紧密的联系在一起。
在实际应用中发挥了很大的作用。
机车轴箱橡胶定位器的分析计算就是一个例子。
机车用轴箱橡胶定位器是橡胶和金属用通过硫化工艺粘合在一起共同承载的结构。
轴箱定位器在机车运行时要承受垂向、横向和纵向力作用，因此，为了能达到机车的运行要求，定位器三向刚度要满足一定的刚度配比。
比例的多少视实际工况的要求而定，本文所研究的产品的三向刚度的比值要求为：垂向(Z方向)：纵向(X方向)：横向(Y方向)=1：14：9(注：垂向为竖直方向，纵向为平行于铁轨的方向，横向为垂直于铁轨的方向)新产品开发出来后的刚度试验结果为：刚度比值为：垂向：纵向：横向=1：10.2：5.95。
刚度比值不能满足工况要求，因此要对结构进行调整以使产品的刚度比满足要求。
因为结构的三向刚度存在关联性，通过传统的试制加实验的方法来调节刚度配比难度很大，所以我们利用ANSYS5.7版软件通过有限元分析来调节本产品三向刚度配比关系。
高速列车轴箱定位橡胶关节动态响应与疲劳寿命的有限元分析摘要：根据高速列车轴箱定位橡胶关节几何尺寸和实际载荷工况，通过有限元软件MSC.Patran建立其有限元模型。
选用与实验数据相吻合的Ogden模型模拟橡胶材料的力学特性，利用MSC.Marc软件，对高速列车在典型的11种工况下的橡胶关节进行了数值分析，得到了相应的位移和应力分布规律与峰值位移和应力的动态响应曲线。
进一步利用MSC.Fatigue软件对橡胶关节进行了疲劳分析，得到橡胶关节的橡胶部件是疲劳破坏根源，疲劳破坏的位置在橡胶关节外套开口处的橡胶部分、橡胶两端的转角处以及橡胶两端的凹槽内。
最后针对某正在设计修建的高速铁路的实际路况建立了相应的力学模型，基于本文提出的动态响应与疲劳寿命分析方法对橡胶关节在实际工况下的整体疲劳寿命进行了数值计算，得到了在实际线路上高速列车橡胶关节的疲劳寿命。
关键字：橡胶关节；瞬态响应；疲劳分析The FEM Analysis of Dynamic Response and Life PredictionOf The Locating Node Device Of The Bogie For High-Speed TrainsLiu shengchuan1 ZENG Xiangguo1 Huang Guangsu 2 Liaoyi 11.College of Architecture &Environment, Sichuan University, Chengdu, 610065, China2.College of Polymer Science &Engineering, Sichuan University, Chengdu, 610065, China；Abstract：A Finite Element Model was built based on the real size of the rubber joint by MSC. Patran。
第三章汽车橡胶减振元件弹性特性的有限元分析3.1前言作为一种工程材料,橡胶具有良好的弹性,在负载结构支承、弹簧、密封件、减振衬套、法兰接头及轮胎等领域得到广泛应用。
现代汽车上应用的橡胶元件达600种之多，它们起着各种不同的作用，对其性能的要求也不相同。
对于起减振作用的橡胶元件，主要对其静、动刚度有一定的要求，以保证其承载和减振性能。
汽车上广泛使用的橡胶减振部件有轮胎、发动机支承、车身支承、悬架的橡胶衬套、传动轴支承以及排气管支承等，它们的静、动态力学特性对汽车的操纵稳定性、平顺性和耐久性具有十分重要的影响。
对这些具有高性能和高可靠性要求的橡胶部件，在设计开发阶段应对其进行详细的力学分析。
对于橡胶隔振器，当其为规则的形状时，可利用有关公式[38,39]计算其静刚度。
橡胶的性能非常复杂,不能像金属那样用相当少的几个参数(如弹性模量和泊松比)就可以描述。
就材料特性和几何特性来说,橡胶是非线性的。
橡胶的力学性能对温度、环境、应变历史、加载速率和应变率的影响较敏感,生产工艺和添加剂(如添加炭黑的多少和种类)对橡胶的力学性能也有重要影响[40]。
为描述橡胶的力学性能(特别是弹性性能),曾经提出过许多理论模型,但是除几种几何形状和最简单承载的情况外,现有模型的解析解也十分复杂。
因此，在早期的橡胶产品的开发中，大多采用反复试验修正的方法。
自70年代中后期以来，由于计算机的飞速发展和普及,以及橡胶本构关系研究的进展，特别是有处理超弹性体材料能力的有限元分析程序(如ABAQUS[41]、MARK[42]、ADINA[43]等)的出现，为工程应用中进一步研究、认识、理解和优选橡胶类材料提供了有效的方法。
目前对橡胶元件的有限元分析，主要在其静力学特性的分析和优化上[44-49]。
本章论述了建立橡胶超弹性特性本构关系时实验数据的获取方法，并对利用不同橡胶本构模型时拟合得到的实验数据进行了分析。
讨论了在进行橡胶有限元分析时单元的选取原则。
