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汽车动力总成橡胶悬置本构模型仿真分析及非线性动力学建模研究
| 论文题名： | 汽车动力总成橡胶悬置本构模型仿真分析及非线性动力学建模研究 |
| 关键词： | 汽车动力总成;橡胶悬置;超弹性;粘弹性;动力学 |
| 摘要： | 近年来我国汽车行业发展迅猛，随着人民生活水平的不断提高，人们对汽车NVH（Noise、Vibration、Harshness）性能提出了更高的要求。而动力总成则是汽车产生振动噪声问题的主要激励源之一。动力总成悬置元件作为隔离动力总成和车身之间激振力传递的关键部件，对整车的NVH性能有着很大的影响，因此有必要对其进行深入研究。本文以某款商用车动力总成橡胶悬置为研究对象，从橡胶材料的超弹性、粘弹性特性入手，分析和研究悬置特性及其动力学建模技术，主要研究工作包括以下内容： 首先，对悬置橡胶材料的超弹性本构理论进行阐述，分析了常用橡胶材料的超弹性本构模型。根据国标完成了橡胶材料不同最大应变水平下的单轴拉伸试验，使用粒子群算法对五种超弹性本构模型参数进行了识别，讨论了不同超弹性本构模型对试验数据的拟合结果及基于单轴拉伸试验的超弹性本构模型选取策略。经与Abaqus软件识别结果对比，发现使用粒子群算法能够获取更为精确的本构模型参数。 其次，分别对橡胶材料经典粘弹性本构模型和基于分数导数的粘弹性本构模型进行分析，讨论了基于分数导数的粘弹性本构模型中分数导数阶数?对存储模量、损耗模量和损耗因子的影响。对橡胶材料试样进行动态特性试验，获取了不同频率、不同最大振幅下试样橡胶材料动态模量试验数据。使用粒子群算法对六种粘弹性本构模型进行参数识别并对识别结果进行了讨论，比较了各粘弹性本构模型与试验结果的误差。 第三，在Abaqus中建立了动力总成前、后悬置有限元模型，对后悬置试样进行了静态和动态试验，获取了其静刚度以及两种振幅下，不同激励频率时的动刚度。使用所建有限元模型仿真分析了五种不同橡胶材料超弹性本构模型下的前、后悬置静刚度，并对后悬置Z向仿真结果与试验数据对比，发现Mooney-Rivlin模型误差最小。同时，使用考虑超弹性和粘弹性本构模型的有限元模型仿真分析了不同频率、不同幅值下橡胶悬置Z向动刚度，仿真结果与试验数据整体上较为吻合。 最后，基于上述分析，建立了综合考虑弹性力、粘性力和摩擦力作用的橡胶悬置非线性动力学模型。在对模型进行参数识别的基础上，研究了所建非线性动力学模型的数值求解方法并对模型进行求解。通过对后悬置进行的脉冲响应试验，进行了模型计算结果验证，结果表明与试验数据吻合较好。说明本文所建非线性动力学模型能够较好地描述动力总成橡胶悬置的动力学特性，具有一定的工程应用价值。 |
| 作者： | 王刚 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张维峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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