变振幅激励下的液阻橡胶隔振器动态特性分析

　　液阻橡胶隔振器动态特性定义为不同激励频率和振幅下，动刚度、滞后角变化特性［1］。在液阻橡胶隔振器动态特性的研究方面，目前主要以集总参数模型研究为主［1 －6］。但集总参数模型参数的获取需要大量的实验，而部分集总参数模型参数必须先制作物理样件通过实验获得，也阻碍了其在产品设计工程中的应用，因此提供一种根据材料参数和分析模型直接预测液阻橡胶隔振器动态特性的方法尤为重要。

　　液 － 固耦合分析方法是一种有效的直接预测液阻橡胶隔振器动态特性的方法，但目前国内外已进行的关于液阻橡胶隔振器动态特性的液 － 固耦合分析研究，对其动态特性的振幅相关性和频率相关性考虑较少，故在较大程度上降低了动态特性预测的精度。

　　Karlsson 和 Persson 研究了能同时描述振幅相关性和频率相关性的粘弹塑性模型［7］。结果表明，该模型能较好地表征纯橡胶零件的动态特性，但此模型并不能很好地体现液阻橡胶隔振器动态特性。Persson 等人提出将粘弹性模型和弹塑性模型串联，以体现两者的相互耦合性，但并未得到验证。Svensson 和 Hkansson［8］提出了一个非线性弹簧模型、若干个流体模型和弹塑性模型并联的一维模型，在小振幅激励下该模型对液压衬套动态特性预测精度不够理想，因此其模型的振幅相关性方面有待改善。

　　本文基于网格叠加方法，将基于粘弹塑性的填充橡胶材料本构模型( Hyperelastic-Viscoelastic-Plastic，以下简称为 VEP 模型) 应用于液阻橡胶隔振器的动态特性计算，并与基于粘弹性本构模型( Hyperelastic-Viscoe-lastic，以下简称为 VE 模型) 的计算结果进行对比。结果表明，使用 VEP 模型时考虑了橡胶隔振器振幅相关性，其对橡胶隔振器动态特性的影响趋势与实验结果趋势相同。本文的方法和结果为液阻橡胶隔振器的动态特性进一步深入研究和前期开发提供了有效的分析工具。

　　1 液阻橡胶隔振器动态特性实验研究

　　以一典型液压衬套为例对其进行动态特性实验研究。液压衬套结构见图 1。图 2 为该液压衬套在不同振幅和频率下的动态特性，由图可见，由于液压衬套阻尼结构的存在，液压衬套的动态特性具有频率和振幅相关性。即随着振幅的减小，液压衬套的滞后角峰值频率减小，且滞后角峰值增大; 在高于峰值阻尼频率的频率范围内，液压衬套的动刚度随着振幅的增大而降低。