舰用隔振橡胶超弹性力学本构模型研究

针对舰用橡胶隔振器设计过程中橡胶材料超弹性力学参数匮乏的问题，本文结合弹性力学、超弹性体材料本构模型等相关理论，开展舰用隔振橡胶材料的三种拉伸试验；通过对九种常用本构模型综合拟合分析，选择Yeoh模型作为舰用隔振橡胶材料本构模型；对舰用隔振器进行静态仿真分析和静态试验，验证了所建本构模型的准确性。本文的研究成果可为舰用隔振橡胶材料超弹性力学特性分析、舰用隔振器设计计算等研究提供材料数据和方法思路，具有一定的工程指导意义。     

基于有限元模型的橡胶减振元件性能研究及失效分析

介绍了橡胶减振器Mooney-Rivlin本构关系描述的橡胶材料的非线性弹性特性.通过有限元模型的建立,对减振器静态刚度特性和动态刚度特性进行了研究,得出了减振器刚度失效判据和硬度失效判据.     

橡胶减震器材料时变蠕变力学行为研究

橡胶减震器在使用过程中呈现时变蠕变特性,影响其工作性能及使用寿命。基于超弹力学及损伤力学理论,建立橡胶材料考虑损伤效应的唯象蠕变本构模型;根据试验结果,识别模型关键参数,开展材料本构模型与有限元模拟的相容性研究,构建橡胶减震器非线性时变蠕变数值模拟方法。采用Von Mises屈服准则来评估橡胶材料的蠕变残余变形,发展一种考虑永久变形的修正蠕变本构模型。研究成果可为橡胶减震器的时变性能分析及寿命预测提供理论基础。     

一种基于刚度准则的橡胶减振器设计方法

静刚度作为评价橡胶减振器整体性能的主要参数,是减振器产品设计的关键指标之一。本文通过理论推导建立橡胶减振器静刚度计算模型,使用Abaqus有限元仿真软件对静刚度模型计算结果进行验证,证明了刚度计算理论的正确性。接着以静刚度模型为设计基础,建立舱室环境下橡胶减振器的约束条件,实现了在额定静刚度和限位器高度下橡胶减振器的结构尺寸设计。     

基于应力三轴度修正的Q345钢J-C失效模型参数研究

开展了Q345钢的缺口拉伸试验和霍普金森拉杆试验,重点分析了应力三轴度和应变率对钢材断裂的影响。考虑应变的时间累积及应力三轴度在最小截面处的空间分布效应,修正了应力三轴度的计算方法。基于缺口拉伸试验和SHTB试验结果拟合了材料J-C失效模型参数。     

橡胶减振器动态载荷谱提取与实验室载荷谱编制

为满足装备用橡胶减振器设计、鉴定验收及寿命评估对减振器在装备振动环境下的载荷谱的需求,详细介绍了对实采振动信号进行预处理的方法,给出对预处理后的信号开展频谱分析和滤波处理的方法,制定了对处理后的振动信号进行功率谱计算分析的思路.以实采橡胶减振器振动加速度信号为例,编写Matlab实现程序,编制了相应的实验室随机振动载荷谱.本文的研究成果对舰用橡胶减振器的寿命和可靠性研究及试验开展具有一定的指导意义.     

橡胶减振器动态载荷谱提取与实验室载荷谱编制

为满足装备用橡胶减振器设计、鉴定验收及寿命评估对减振器在装备振动环境下的载荷谱的需求,详细介绍了对实采振动信号进行预处理的方法,给出对预处理后的信号开展频谱分析和滤波处理的方法,制定了对处理后的振动信号进行功率谱计算分析的思路。以实采橡胶减振器振动加速度信号为例,编写Matlab实现程序,编制了相应的实验室随机振动载荷谱。本文的研究成果对舰用橡胶减振器的寿命和可靠性研究及试验开展具有一定的指导意义。     

船舶推力轴承纵向液压减振技术研究

针对船舶轴系的纵向振动情况,研究一种嵌入式船舶推力轴承纵向液压减振器,以隔离螺旋桨脉动激励而引起的船舶轴系纵向振动。首先,建立桨轴系统的动力学模型,分析船舶推进轴系纵向减振特点;其次,提出液压减振器模型,开展动力学分析并提出动刚度计算方法;最后开展系统减振效果验证试验,结果表明推力轴承集成纵向液压减振器后可明显降低轴系纵向振动,为船舶轴系声学设计提供方法。     

饱和粘土循环动力分析边界面模型的积分算法

基于运动硬化准则的新型边界面塑性模型,能够预测循环载荷作用下饱和粘土的动力响应,该模型的数值积分格式是合理评估海洋环境下大圆筒结构等近海工程结构承载性能和动力响应的保证.采用基于SMP准则的变换应力法,建立能考虑土体拉伸特性的边界面模型,根据广义梯形法则提出该模型的积分算法,模拟饱和粘土的三轴拉伸试验和动三轴试验,数值结果与土工试验数据吻合较好.     

应力三轴度对TA31钛合金失效行为的影响研究

TA31钛合金由于其塑韧性高、可焊性好等优点,已成为深海装备的优先选用材料之一。本文以TA31钛合金为研究对象,首先开展典型钛合金试件的断裂性能试验,分析应力三轴度等参量对TA31钛合金断裂性能的影响规律,借助扫描电镜对试件的断后形态进行断口分析,阐明TA31钛合金在复杂应力状态下的断裂失效机理。然后,在Johnson-Cook模型中引入平均应力三轴度参数的影响,形成计及应力状态参量影响的本构关系模型,通过试件试验数据进行模型参数校准,建立适用于复杂应力状态下的TA31钛合金塑性硬化模型,并将该模型扩展应用于深潜器耐压球壳结构极限承载能力的评估中。本研究可为深海装备钛合金结构设计与评估提供研究基础。     

水润滑橡胶艉轴承橡胶轴瓦硬度分区取值后的接触性能研究

出于制造工艺的考虑,传统水润滑橡胶艉轴承轴瓦各处硬度相同.然而,在螺旋桨悬臂作用的影响下,传统设计中轴瓦各处压力分布非常不均匀,如轴瓦艉部压力远大于其他各处压力,从而影响到艉轴承的各项性能.由此,对传统水润滑橡胶艉轴承橡胶硬度取值进行改进,将其橡胶轴瓦沿轴向分为多个橡胶硬度不同的区域.通过试算和分析,合理设置各区域的长度和橡胶硬度.随后,利用有限元软件建立轴系一艉轴承系统有限元模型,其中使用Mooney一Rivlin本构方程模拟橡胶材料,并利用接触单元建立轴与艉轴承之间的接触关系.计算对比了改进前后某水润滑橡胶艉轴承底部轴瓦与轴接触的压力分布等力学指标.相对于传统橡胶艉轴承而言,改进方案的最大接触压应力减小了25.6%,接触区域沿周向增加了5.8°.结果表明,该艉轴承橡胶轴瓦硬度改进方案能够有效改善艉轴承的接触性能.     

火灾爆炸作用下921A钢力学性能及本构关系

采用万能试验机和霍普金森压杆(SHPB)系统,对火灾爆炸下921A钢高温力学性能及动态力学性能进行研究。基于试验数据,分别拟合Johnson-Cook本构模型、Cowper-Symonds本构模型,修正Cowper-Symonds模型应变硬化项,并通过试验验证了有效性。参考Johnson-Cook本构模型温度项耦合方法,建立综合考虑温度软化效应和应变率强化效应的921A钢本构模型。     

南友高速公路膨胀土的本构模型和破坏模式

以南友高速公路等工程中的典型膨胀土为研究对象,针对路基破坏的显著特点和非饱和土本质特性,设计并开展了系列室内试验,同时进行理论分析,提出工程实用型非饱和膨胀土本构模型。     

基于压缩蠕变试验的观察窗蠕变特性研究

有机玻璃是深海耐压结构观察窗的常用材料,作为高分子材料,其在室温高压环境下的蠕变变形不容忽视.本文针对国产YB-3有机玻璃开展室温环境中的单轴压缩蠕变试验,探究材料在室温高压环境下的蠕变特性.引入温度函数对陈化理论进行修正,采用最小二乘法拟合得到材料的蠕变本构关系并与有限元分析结果进行对比验证.最后基于有机玻璃室温压缩蠕变本构关系,运用有限元方法探究不同形式观察窗的蠕变特性,可为观察窗的工程设计提供参考.     

成样方法对砂土静力三轴固结不排水剪切试验结果的影响

利用应变控制式静力三轴剪切仪,对饱和中砂进行了一系列固结不排水剪切试验,着重研究不同成样方法对不同密实程度的砂土静力变形特性的影响。选择的成样方法是实验室内制备试样常用的于装法和湿装法。固结不排水试验结果表明,成样方法对饱和中砂静力三轴试验的结果有着重大的影响,不同的成样方法获得的试验结果需要采用不同的本构模型才能准确描述,应该予以重视;同时得出另外一条重要结论,不同的成样方法对密砂的影响较小,对松砂和中密砂的影响较大。     

关于船用橡胶减震器试验方法的建议

概述随着造船、车辆、宇航工业以及其它一些科技领域的迅速发展,应用各种橡胶减振器和其它一些橡胶制品,作为减振、消声和抗冲击用的专门装置与机械零件,目前已相当普遍。尤其在舰船,借助橡胶减振器来安装机械设备与电子仪器的为数不少。因此,涉及橡胶减振器或者橡胶制品乃至橡胶材料的一些重要性能     

基于改进Burgers模型的海相软土剪切蠕变特性*

以珠三角地区某港口地基海相软土为例,分别开展固结排水和固结不排水三轴剪切蠕变试验,并结合剪切蠕变试验结果,在传统Burgers模型的基础上,引入一个非线性SP元件,串联后得到一个新的一维蠕变本构模型,并将其拓展为三维情形,利用改进模型拟合海相软土剪切蠕变曲线,并验证其正确性和合理性。结果表明,每一级加载瞬间海相软土均表现出瞬时弹性变形,随即表现出衰减和稳定蠕变阶段,最后一级加载海相软土发生加速蠕变;每一加载等级的不排水条件下的轴向应变量值和孔隙水压力均大于排水条件;海相软土的渗透性影响蠕变变形,弱渗透性条件更有利于蠕变变形的累积;改进Burgers模型拟合海相软土剪切蠕变曲线,吻合良好。     

基于数值试验的减振器阻抗特性研究

基于四端参数法分析了计及高频波动效应的圆柱型橡胶减振器的阻抗特性,以E型和BE型减振器为研究对象,通过合理的建模技术,借助有限元软件数值计算该减振器的机械阻抗。在此基础上,探索加载对减振器机械阻抗的影响规律,所得的计算结果与减振器的实测特性相符。该文为后期减振器的研制及其阻抗特性的确定提供计算方法。     

EPS颗粒轻质混合土的弹塑性增量本构模型

根据不同配比的EPS颗粒轻质混合土的等向压缩试验和固结排水剪切试验结果,研究了轻质混合土的变形特性。以殷宗泽所建立的双屈服面模型为基础,建立了考虑轻质混合土结构性的弹塑性本构模型。模型的试验验证结果表明,改进模型能反映不同配比EPS颗粒轻质混合土变形的基本规律。     

基于OGDEN三阶模型的鼓型橡胶护舷非线性有限元分析及试验验证

根据材料拉伸试验结果,采用OGDEN三阶模型定义橡胶的超弹性特性,建立鼓型橡胶护舷非线性有限元分析模型,并进行了试验验证和性能分析,结果表明：试验结果和仿真结果具有良好一致性,证明了模型的正确性;护舷的吸能量随着压缩量的增加而稳定增长,反力变化可分为稳定增加、相对稳定、快速增加三个阶段;护舷中的铁片应力分布明显高于橡胶部分,最大应力的变化与护舷反力数值有很大相关性;护舷橡胶部分的MISES应力和最大主应变都随着压缩量的增加而线性增大,在第一阶段最大应力和应变从护舷外表面的上下拐角处转移到护舷中部对称面上,之后,随着压缩量的增加,护舷的最大应力和应变区域在这个对称面上开始由里向外发生缓慢转移。