1、橡膠襯套CAE網(wǎng)格模型的建立

考慮到橡膠的大變形，需要采用六面體網(wǎng)格單元進(jìn)行仿真計(jì)算，才能得到正確的結(jié)果。但是，如果模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，六面體建模往往難度很大。橡膠襯套需要考慮整車(chē)NVH性能，各個(gè)方向上的剛度要求不一樣，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的較為復(fù)雜，使得六面體網(wǎng)格建模非常困難。針對(duì)不同的橡膠襯套，我們制定了各種不同的襯套建模方法。下圖是某擺臂舒適性襯套的建模方法。

2、基于ABAQUS的橡膠襯套應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算

基于ABAQUS軟件，選擇合適的橡膠本構(gòu)模型，就可以進(jìn)行橡膠襯套的應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算。橡膠襯套因?yàn)橐ＷC整車(chē)的NVH性能，一般運(yùn)動(dòng)行程都很大，因而襯套的應(yīng)變極大，應(yīng)力應(yīng)變非線性計(jì)算時(shí)，容易不收斂，無(wú)法進(jìn)行下一步的疲勞計(jì)算。通過(guò)調(diào)整有限元模型，增加收斂控制系數(shù)，提高沙漏剛度等手段，可以得到收斂結(jié)果。

3、橡膠材料疲勞參數(shù)的獲得

橡膠裂紋擴(kuò)展法，主要研究預(yù)先存在于結(jié)構(gòu)中的初始微小裂紋在各種使用環(huán)境下，擴(kuò)展到臨界尺寸的循環(huán)次數(shù)。橡膠零件的壽命絕大多數(shù)取決于小裂紋的生長(zhǎng)。通過(guò)一系列疲勞試驗(yàn)，可以獲得橡膠裂紋擴(kuò)展率與能量釋放率之間的關(guān)系，組成裂紋擴(kuò)展參數(shù)模型。采用Lake-Lindley 模型來(lái)進(jìn)行疲勞壽命研究，并進(jìn)行材料試驗(yàn)，獲得該疲勞模型的必要參數(shù)，即裂紋擴(kuò)展Lake-Lindley模型。

4、基于FE-SAFE RUBBER的橡膠襯套疲勞計(jì)算

FE-SAFE RUBBER模塊，是目前唯一商用化的橡膠疲勞分析軟件。輸入零件應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果以及載荷歷程后即可進(jìn)行計(jì)算。支持多種應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算軟件接口，如NASTRAN、ABAQUS、DYNA等。自帶多種常用橡膠的疲勞參數(shù)曲線，并且支持實(shí)際疲勞試驗(yàn)參數(shù)。

5、橡膠襯套疲勞仿真典型案例

下圖是某懸置襯套的疲勞仿真計(jì)算結(jié)果。可以看出損傷最大位置和應(yīng)力應(yīng)變的最大位置是不同的，所以有必要進(jìn)行疲勞仿真分析。

橡膠疲勞仿真技術(shù)，目前還有很多難題需要攻關(guān)解決。橡膠的大應(yīng)變計(jì)算還是不穩(wěn)定：比如橡膠材料種類(lèi)繁多，不同產(chǎn)家的橡膠配方也不一樣，我們只完成了幾種橡膠的材料試驗(yàn)，也花費(fèi)了大量的經(jīng)費(fèi)，每種橡膠都進(jìn)行材料試驗(yàn)，肯定是不切實(shí)際的。比如，仿真結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的差異，還需要進(jìn)一步的對(duì)標(biāo)。所以，橡膠疲勞仿真技術(shù)的發(fā)展，任重而道遠(yuǎn)！