隔振器冲击刚度的试验研究

　　引　言

　　隔振器的冲击刚度在隔冲系统的冲击响应计算中起着重要的作用。然而,长期以来人们对于隔振器的冲击环境下的刚度一直没有一个清楚的了解,关于冲击刚度的定义众说纷纭[1,2]。尽管国内外的文章在讨论冲击响应时提出了多种隔振器的数学模型[3-5],但绝大多数的刚度模型的建立是基于理论假设,而对如何从试验上确定冲击刚度讨论甚少。本文从工程计算冲击响应的角度出发,以冲击响应的一部分作为研究刚度的对象,给出一种从试验上确定冲击刚度的方法。以渐软型橡胶隔振器为主要辅以渐硬型橡隔振器,考查了各自冲击刚度随冲击环境变化的情况,总结了一些规律,这些规律对于今后的冲击计算有实际意义。

　　1　冲击刚度的确定方法

　　关于冲击刚度,一直没有一个明确的确定方法。究其原因主要是:冲击作用时间很短(几毫秒或几十毫妙),冲击输入往往在系统响应还未达到最大值之前就结束,之后则是系统的自由衰减过程。若按传统的刚度的定义方法K=,则不好选取对应的恢复力和变形。若用整个冲击响应过程中的恢复力和变形之比定义冲击刚度,则对计算冲击响应有较大的误差。

　　工程上研究冲击往往只关心两个值:(1)隔冲系统的最大加速度响应值。(2)隔振器的最大变形值。而对于冲击响应的时间历程并不关心。因此冲击刚度的确定应该既能符合传统刚度定义方法又能准确的计算冲击响应的这两个值。本文采用确定冲击刚度的方法仍基于恢复力的变化与变形变化之比的公式,但在定义ΔF和ΔX时选取了整个响应过程的一部分作为分析研究的对象。具体讲是:取冲击加速度响应达到第一个最大值之前的部分为冲击刚度研究的对象,通过寻找这段时间内隔振器恢复力和变形的关系来定义冲击刚度。

　　如图1所示:t0时刻是响应加速度达到最大值的时刻,这里定义冲击刚度就是选择t0之前的这段时间。通过寻找这段时间里隔振器的恢复力-变形关系来拟合冲击刚度。大量试验表明,隔振器的最大变形值也往往出现在t0时刻附近。因此只要把这段时间内恢复力-变形的关系搞清楚,就能较准确的计算出冲击响应的最大值和大相对变形。

　　这种确定冲击刚度的方法还有以下的优点:(1)这段过程受到了冲击输入的作用(比这段时间段),直接反映了冲击作用的效果。(2)这段时间里隔振器的变形速度最快,最能充分的反映冲击刚度的特性。因为冲击刚度之所以不同于静态和动态时的刚度,就是由于隔振器在冲击输入下发生了变快变形,导致了隔振器的结构属性发生了变化。

　　2　试验方法描述