橡膠懸置膠合件作為發動機懸置系統的重要組成部分，其靜態力學特性對汽車的操縱穩定性起著重要作用，同時也是進行橡膠懸置動態特性預測的基礎。然而由于橡膠懸置復雜多變的結構形狀以及橡膠材料復雜的非線性特性，目前并沒有理想的模型或解析公式可以準確地描述其彈性特性與結構參數之間的關系，因而橡膠懸置的結構設計也沒有確定的方法，大多采用經驗設計和試驗修正的方法。

本文將以一個懸置膠合件仿真的實例講解一下如何利用ABAQUS來獲取其三個方向的靜態特性。所用膠合件的數模圖如圖1所示。其設計圖紙上標注的三向剛度如表1所示，膠料硬度是邵氏50±5度。

圖1  膠合件結構

表1設計要求

1、 網格劃分

采用HYPERMESH對圖一懸置進行網格劃分到的有限元模型如圖2所示。

2、材料設置

把劃分好的網格導入ABAQUS中，設置其材料參數，由于不同本構模型對橡膠懸置膠合件剛度計算結果有一定的影響。結合何小靜，上官文斌發表的《橡膠隔振器靜態力－ 位移關系計算方法》一文的研究結果表明，Mooney-Rivlin 模型的計算精度最高，其相對誤差均小于10%，所以本文采用M-R模型進行計算。50度膠料的M-R材料常數C10=0.2969，C01=0.0584。

3、剛度求解

3.1求解X方向剛度

按表 1要求，做如下設置：在Z方向先預載8mm，再在X向加載500N。取值0~5.6mm,對X向靜剛度進行求解。

求得的力和位移關系見表2所示，用表中數據進行畫圖差值可得到圖3所示的X向靜剛度為38N/mm,與設計值非常接近，其變形云圖見圖4所示

表2 X向力和位移關系表

圖3 X向剛度差值結果

圖4 X向云變形圖

3.2求解Y方向剛度

按表 1要求，做如下設置：在Z方向先預載8mm，再在X向加載1000N。取值2~4mm,對Y向靜剛度進行求解。

求得的力和位移關系見表3所示，用表中數據進行畫圖差值可得如圖5到Y向靜剛度為98N/mm,與設計值80N/mm有一定差異，見圖4。其變形云圖見圖6.

表3 Y向力和位移關系表

圖5 Y向剛度差值結果

圖6 Y向云變形圖

3.3求解Z方向剛度

按表1要求做如下設置：在Z方向先預載8mm，再在X向加載1500N。取值7~9mm,對Z向靜剛度進行求解。求得的力和位移關系見表4所示，用表中數據進行畫圖差值可得到如圖7 所示Z向靜剛度為199N/mm,與設計值有一定差異，其變形云見圖8。

表4 Z向力和位移關系表

圖7 Z向剛度差值結果

4、結果討論

比較三個方向設計值與仿真值的差異，可知Z方向相差較大，原因可能是不同的供應商材料配方有差異，本計算中所用的M-R參數來自另外一個供應商的膠料擬合結果。另外網格類型也會對計算結果有影響，由于這個零件結構有點復雜，不好劃分六面體網格，要不可以對比一下計算結果是否更能接近設計值。

表5 設計值與仿真值得差異對比

文章來源IND4汽車人