橡膠襯套
關(guān)注創(chuàng)建者：哀酷大叔 創(chuàng)建時(shí)間：2019-03-29
橡膠襯套的視頻教程
基于結(jié)構(gòu)/疲勞/優(yōu)化的協(xié)同仿真技術(shù)在線研討會(huì)-橡膠襯套實(shí)例
交通運(yùn)輸行業(yè)中，懸架系統(tǒng)大量采用橡膠襯套等柔性連接來(lái)滿足車輛減振降噪的需求，但懸架的精確設(shè)計(jì)需要匹配橡膠襯套的各項(xiàng)性能參數(shù)。
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橡膠襯套剛度和應(yīng)力分析
具體介紹了橡膠襯套剛度和應(yīng)力分析 1、導(dǎo)入襯套有限元模型，通過(guò)hypermesh網(wǎng)分得到的inp文件 2、通過(guò)property模塊，設(shè)置超材料特性，設(shè)置單元屬性，賦材料屬性 3、創(chuàng)建step,通過(guò)動(dòng)力顯示方法來(lái)做，設(shè)置時(shí)間，設(shè)置質(zhì)量縮放的方式，設(shè)置場(chǎng)輸入應(yīng)力與應(yīng)變 4、設(shè)置時(shí)間變量輸出，力與位移和相關(guān)能量動(dòng)能、內(nèi)能的輸出 5、進(jìn)入interaction,進(jìn)行相關(guān)的連接和接觸設(shè)置 6、約束與加載
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橡膠襯套（中空結(jié)構(gòu)）六面體網(wǎng)格劃分
介紹了橡膠襯套（中空結(jié)構(gòu)）網(wǎng)格劃分，主要包括幾何處理、幾何的拓?fù)潢P(guān)系和六面體網(wǎng)格的生成
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橡膠襯套的實(shí)例教程
橡膠襯套是一種具有良好彈性的工程材料，能承受大應(yīng)變而不會(huì)發(fā)生永久性的變形和斷裂。汽車行業(yè)中，橡膠材料被廣泛應(yīng)用在各種減震降噪裝置中。在橡膠產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，耐久性能是重點(diǎn)關(guān)注的性能，因?yàn)?em>橡膠襯套疲勞失效，會(huì)大大影響整車的操穩(wěn)性能和舒適性能，甚至影響正常的安全性能，從而導(dǎo)致事故發(fā)生。
目前，國(guó)內(nèi)橡膠產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)主要依托試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，導(dǎo)致產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)費(fèi)用高。如果在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的早期，通過(guò)虛擬仿真分析的方法，就可以有效地預(yù)測(cè)橡膠襯套的耐久性能，并且節(jié)省大量費(fèi)用，縮短開(kāi)發(fā)周期。
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。
展開(kāi) 圖5、相互作用設(shè)置和網(wǎng)格屬性設(shè)置
圖6、作業(yè)提交的相關(guān)設(shè)置
八、結(jié)果的可視化處理
計(jì)算完成后，可以通過(guò)ABAQUS軟件自帶的可視化模塊查看橡膠襯套的各類云圖計(jì)算結(jié)果：
1、位移加載云圖：對(duì)于本實(shí)例的仿真中，可以通過(guò)查看位移加載云圖得到橡膠在加載過(guò)程中形狀的變化，并可以直接讀出我們的位移加載。
圖7、位移加載云圖
2、應(yīng)變?cè)茍D：通過(guò)調(diào)整輸出的場(chǎng)變量，我們還可以查看在加載過(guò)程中橡膠襯套對(duì)數(shù)應(yīng)變的數(shù)值，并對(duì)其疲勞壽命做出相應(yīng)的預(yù)測(cè)。
圖8、應(yīng)變?cè)茍D
3、剛度曲線：借助ABAQUS軟件的歷程輸出數(shù)據(jù)，我們可以做出整個(gè)加載過(guò)程中的位移與作用力的關(guān)系曲線，即得到了該硬度下，此橡膠襯套的靜剛度曲線。
圖9、橡膠襯套的靜剛度仿真曲線
如果將我們的載荷換成如圖10的正弦加載曲線，我們還可以得到該硬度下，固定頻率的動(dòng)剛度的遲滯曲線，進(jìn)而得出其動(dòng)剛度。
圖10、動(dòng)態(tài)加載曲線、結(jié)果可視化云圖與遲滯曲線
下載地址：基于Abaqus的橡膠和粘彈性建模
展開(kāi) 直播簡(jiǎn)介
SIMULIA橡膠襯套聯(lián)合仿真解決方案
橡膠襯套具有良好的彈性，能承受大應(yīng)變而不發(fā)生永久性變形和斷裂
為了滿足車輛減振降噪的需求，汽車懸架系統(tǒng)大量采用橡膠襯套產(chǎn)品
懸架系統(tǒng)的精確設(shè)計(jì)需要匹配橡膠襯套的各項(xiàng)性能指標(biāo)參數(shù)
達(dá)索SIMULIA POP是橡膠襯套產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中最有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析以及優(yōu)化的工具
產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期可利用Tosca快速找到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
產(chǎn)品驗(yàn)證階段可利用Abaqus、fe-safe驗(yàn)證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)合理性，如各向剛度以及疲勞壽命
產(chǎn)品優(yōu)化階段可利用Abaqus + Tosca + fe-safe + Isight對(duì)產(chǎn)品各向性能指標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化，使產(chǎn)品性能達(dá)到最優(yōu)
橡膠襯套是一種具有良好彈性的工程材料，能承受大應(yīng)變而不會(huì)發(fā)生永久性的變形和斷裂。交通運(yùn)輸行業(yè)中，懸架系統(tǒng)大量采用橡膠襯套等柔性連接來(lái)滿足車輛減振降噪的需求，但懸架的精確設(shè)計(jì)需要匹配橡膠襯套的各項(xiàng)性能參數(shù)。橡膠襯套產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，強(qiáng)大的SIMULIA協(xié)同仿真解決方案是最有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化工具：
產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期可利用Tosca快速找到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；
產(chǎn)品驗(yàn)證階段可利用Abaqus、fe-safe驗(yàn)證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)合理性，如各向剛度以及疲勞壽命；
產(chǎn)品優(yōu)化階段可利用Abaqus + Tosca + fe-safe + Isight對(duì)產(chǎn)品各向性能指標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化，使產(chǎn)品性能達(dá)到最優(yōu)
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展開(kāi) 摘 要：基于ABAQUS-Python提出了一種橡膠-金屬襯套快速仿真技術(shù)。該技術(shù)將典型橡膠-金屬襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)化，并通過(guò)開(kāi)發(fā)的獨(dú)立圖形用戶界面和ABAQUS腳本程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)前處理、仿真計(jì)算和后處理；讀取仿真結(jié)果文件中力、扭矩、位移和角度值，采用最小二乘法計(jì)算出多向靜剛度值，導(dǎo)出應(yīng)力、應(yīng)變等云圖；對(duì)比仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果，誤差在10%以內(nèi)，滿足工程化應(yīng)用要求。此外，該方法進(jìn)行一次仿真分析約需8～15 min,極大地提高了分析效率。
關(guān)鍵詞：參數(shù)化;橡膠-金屬襯套;仿真技術(shù);
隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的人們重視整車舒適性和操穩(wěn)性。作為一種阻尼材料，橡膠具有良好的彈性特性和能量吸收能力，因此被廣泛應(yīng)用于汽車減振領(lǐng)域，如底盤襯套、動(dòng)力總成懸置和其他橡膠制品等。
底盤襯套類橡膠減振制品由芯軸、外套和橡膠組成，通過(guò)橡膠硫化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)3者連接。常規(guī)橡膠襯套可通過(guò)調(diào)節(jié)各組件結(jié)構(gòu)、尺寸和橡膠硬度，實(shí)現(xiàn)在x、y、z軸平移和偏轉(zhuǎn)的性能要求。由于車型和車輛系統(tǒng)各部位的差異很大，對(duì)橡膠減振制品的性能要求也不同，因此需根據(jù)不同的性能要求選擇合適的結(jié)構(gòu)、尺寸和橡膠材料，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)橡膠襯套類制品時(shí)，常采用試驗(yàn)法和數(shù)值模擬分析法來(lái)確定相關(guān)參數(shù)。數(shù)值模擬分析法因具有直觀、快速、成本低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，但數(shù)值模擬分析法中的建模、前處理和后處理等過(guò)程繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，研究參數(shù)化建模、自動(dòng)前處理和后處理的方法，對(duì)橡膠襯套類制品的快速開(kāi)發(fā)和優(yōu)化有顯著的實(shí)際工程意義。
為了提高橡膠-金屬件數(shù)值模擬分析的效率，劉志國(guó)等[1]通過(guò)模型重建與專家分析經(jīng)驗(yàn)封裝構(gòu)建軌道車輛金屬橡膠件有限元模型參數(shù)化建模方法，實(shí)現(xiàn)了金屬橡膠件分析模型的參數(shù)化與仿真分析自動(dòng)化。
展開(kāi) 2 橡膠襯套結(jié)構(gòu)與靜態(tài)性能測(cè)試
2.1 典型橡膠襯套結(jié)構(gòu)
根據(jù)工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，篩選了最為常用的四個(gè)襯套結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象，如圖1所示。
襯套A 為橡膠襯套減振件中最基本的結(jié)構(gòu)形式，左右主簧呈60～150 度夾角，使襯套在Z 向運(yùn)動(dòng)時(shí)主簧主要受拉壓載荷，并通過(guò)合適地安裝使襯套在常用載荷時(shí)受壓，以提高結(jié)構(gòu)疲勞性能。襯套B 對(duì)橡膠主簧進(jìn)行了變形處理，設(shè)計(jì)成斜十字交叉共四根主簧。襯套C 修改了襯套芯子的結(jié)構(gòu)，適合于單側(cè)芯子連接，經(jīng)常作為支撐減振器結(jié)構(gòu)。襯套D 考慮了左右主簧夾角中一定厚度橡膠銜接的狀態(tài)，主要為實(shí)現(xiàn)三向剛度比例的同時(shí)獲得較好的疲
勞性能。
為便于說(shuō)明和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，這里對(duì)襯套的參考坐標(biāo)系做統(tǒng)一規(guī)定，X 向?yàn)閭?cè)向，Y 向?yàn)樾咀虞S向，Z 向?yàn)?em>襯套主方向，如圖2 所示。
2.2 橡膠襯套樣件與靜態(tài)性能測(cè)試
為獲得具統(tǒng)計(jì)意義的數(shù)據(jù)，對(duì)零件靜態(tài)性能測(cè)試方法做了統(tǒng)一要求。測(cè)試設(shè)備為MTS 833 三軸向試驗(yàn)臺(tái)，可利用同一套工裝測(cè)試襯套三向靜剛度曲線，如圖3 所示。
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橡膠襯套的最新內(nèi)容
導(dǎo)讀
如果您正在為橡膠件大變形仿真（例如：橡膠襯套的非線性剛度仿真）不準(zhǔn)而困擾，或苦于缺乏高質(zhì)量的等雙軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)來(lái)標(biāo)定橡膠超彈性本構(gòu)模型，那么這項(xiàng)正支撐國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制訂和驗(yàn)證的創(chuàng)新測(cè)試方法，可能是您一直在尋找的答案。
在汽車底盤橡膠襯套的耐久性開(kāi)發(fā)中，工程師長(zhǎng)期面臨一個(gè)核心矛盾：
臺(tái)架試驗(yàn)或仿真分析中使用的簡(jiǎn)化載荷塊（Block Cycle），能否真正復(fù)現(xiàn)車輛在復(fù)雜路況下承受的真實(shí)多軸載荷？
在Ansys Mechanical中對(duì)橡膠襯套應(yīng)變進(jìn)行高保真度仿真（左），SimAI在5分鐘之內(nèi)即可復(fù)現(xiàn)該仿真（右）
例如，初始測(cè)試顯示，SimAI在預(yù)測(cè)某些橡膠襯套的機(jī)械性能時(shí)，可將仿真周期加快10倍以上，而這些零部件在減少懸架系統(tǒng)內(nèi)的沖擊和振動(dòng)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這樣顯著的加速，可實(shí)現(xiàn)更快的設(shè)計(jì)迭代和更高效的工作流程。
然而，基于有限元的FFlex體仿真需密集的網(wǎng)格計(jì)算，面對(duì)高精度模型（如精密齒輪箱橡膠襯套、仿生機(jī)器人柔性關(guān)節(jié)）時(shí)，龐大的網(wǎng)格數(shù)量往往導(dǎo)致仿真速度驟降，成為工程師的痛點(diǎn)。
橡膠體疲勞案例介紹
以橡膠件，襯套為例，首先在現(xiàn)有的橡膠材料模型參數(shù)的參數(shù)基礎(chǔ)上，需增加用于彈性體疲勞計(jì)算的參數(shù)，如下圖所示：
其中，系數(shù)Wmax、rc、N、c0、分別為臨界撕裂能量，最大裂紋擴(kuò)展速率，指數(shù)系數(shù)，初始微裂紋尺寸。模型計(jì)算時(shí)不考慮載荷比值的修正。其次，定義橡膠襯套的載荷計(jì)算工況。
橡膠體疲勞案例介紹
以橡膠件，襯套為例，首先在現(xiàn)有的橡膠材料模型參數(shù)的參數(shù)基礎(chǔ)上，需增加用于彈性體疲勞計(jì)算的參數(shù)，如下圖所示：
其中，系數(shù)Wmax、rc、N、c0、分別為臨界撕裂能量，最大裂紋擴(kuò)展速率，指數(shù)系數(shù)，初始微裂紋尺寸。模型計(jì)算時(shí)不考慮載荷比值的修正。其次，定義橡膠襯套的載荷計(jì)算工況。
橡膠體疲勞案例介紹
以橡膠件，襯套為例，首先在現(xiàn)有的橡膠材料模型參數(shù)的參數(shù)基礎(chǔ)上，需增加用于彈性體疲勞計(jì)算的參數(shù)，如下圖所示：
其中，系數(shù)Wmax、rc、N、c0、分別為臨界撕裂能量，最大裂紋擴(kuò)展速率，指數(shù)系數(shù)，初始微裂紋尺寸。模型計(jì)算時(shí)不考慮載荷比值的修正。其次，定義橡膠襯套的載荷計(jì)算工況。
其次，定義橡膠襯套的載荷計(jì)算工況。在該案例中，我們定義襯套沿徑向進(jìn)行0.5mm的正弦振動(dòng)。載荷加載形式為正弦波，在一個(gè)正則時(shí)間步內(nèi)完成。
同時(shí)在結(jié)果輸出中，需要將對(duì)數(shù)應(yīng)變輸出，以用于后續(xù)的疲勞壽命計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如下圖所示。可以看到，最大對(duì)數(shù)主應(yīng)變發(fā)生在橡膠襯套和套筒接觸區(qū)域，以及在襯套邊緣接觸區(qū)域。
可以看到，即使在橡膠襯套的邊緣，Marc也能夠很好的建立接觸關(guān)系，并在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中接觸不發(fā)生穿透、失效等導(dǎo)致計(jì)算無(wú)法完成的現(xiàn)象。
小結(jié)
采用Marc的混合接觸算法，將更加容易進(jìn)行接觸分析，保證接觸分析的收斂性。從而幫助客戶提升CAE仿真計(jì)算效率，提升分析的一次成功率。
-abaqus初學(xué)者入門
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六折
ABAQUS橡膠襯套剛度分析實(shí)例-初學(xué)者進(jìn)階之路
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六折
基于HYPERMESH、ABAQUS懸置支架強(qiáng)度模態(tài)分析
