襯套的案例
ABAQUS橡膠襯套靜態特性計算測試相關性分析
2 橡膠襯套結構與靜態性能測試
2.1 典型橡膠襯套結構
根據工程應用經驗，篩選了最為常用的四個襯套結構作為研究對象，如圖1所示。
襯套A 為橡膠襯套減振件中最基本的結構形式，左右主簧呈60～150 度夾角，使襯套在Z 向運動時主簧主要受拉壓載荷，并通過合適地安裝使襯套在常用載荷時受壓，以提高結構疲勞性能。襯套B 對橡膠主簧進行了變形處理，設計成斜十字交叉共四根主簧。襯套C 修改了襯套芯子的結構，適合于單側芯子連接，經常作為支撐減振器結構。襯套D 考慮了左右主簧夾角中一定厚度橡膠銜接的狀態，主要為實現三向剛度比例的同時獲得較好的疲
勞性能。
為便于說明和數據統計，這里對襯套的參考坐標系做統一規定，X 向為側向，Y 向為芯子軸向，Z 向為襯套主方向，如圖2 所示。
2.2 橡膠襯套樣件與靜態性能測試
為獲得具統計意義的數據，對零件靜態性能測試方法做了統一要求。測試設備為MTS 833 三軸向試驗臺，可利用同一套工裝測試襯套三向靜剛度曲線，如圖3 所示。
展開 襯套結構設計中，骨架位置對襯套剛度的影響（2） ￥10
前言——在橡膠襯套設計中，由于純膠件剛度小，有時單靠提升橡膠硬度無法滿足剛度要求，在這種情況下就需要加入骨架來提升襯套徑向剛度，由于空間限制，骨架厚度有一定的限制，這時候就要考慮怎么合理設計骨架的位置，才能最保證襯套剛度的最大化。
上一期驗證了襯套內孔尺寸為φ8時，骨架的最佳位置，這一期我們討論不同桿徑的襯套，骨架位置遵循怎樣的比例關系。
橡膠襯套疲勞仿真技術
橡膠襯套是一種具有良好彈性的工程材料，能承受大應變而不會發生永久性的變形和斷裂。汽車行業中，橡膠材料被廣泛應用在各種減震降噪裝置中。在橡膠產品開發中，耐久性能是重點關注的性能，因為橡膠襯套疲勞失效，會大大影響整車的操穩性能和舒適性能，甚至影響正常的安全性能，從而導致事故發生。
目前，國內橡膠產品的設計開發主要依托試驗進行驗證，導致產品的設計周期長，開發費用高。如果在項目開發的早期，通過虛擬仿真分析的方法，就可以有效地預測橡膠襯套的耐久性能，并且節省大量費用，縮短開發周期。
1、橡膠襯套CAE網格模型的建立
考慮到橡膠的大變形，需要采用六面體網格單元進行仿真計算，才能得到正確的結果。但是，如果模型結構復雜，六面體建模往往難度很大。橡膠襯套需要考慮整車NVH性能，各個方向上的剛度要求不一樣，因此結構設計的較為復雜，使得六面體網格建模非常困難。針對不同的橡膠襯套，我們制定了各種不同的襯套建模方法。
展開 襯套結構設計中，骨架位置對襯套剛度的影響（1） ￥12
前言----付費試水
在橡膠襯套設計中，由于純膠件剛度小，有時單靠提升橡膠硬度無法滿足剛度要求，在這種情況下就需要加入骨架來提升襯套徑向剛度，由于空間限制，骨架厚度有一定的限制，這時候就要考慮怎么合理設計骨架的位置，才能最保證襯套剛度的最大化。
有些物理學的好的童鞋可能會說這還用算嗎，把橡膠厚度看作兩個串聯彈簧，總剛度K=K1*K2/（K1+K2），當K1=K2時，也就骨架在中間位置，剛度最大，對于橡膠襯套而言真的是這樣嗎？下面來驗證下。
工作隨想：在中國汽車行業高速發展環境下，二次粘接穩定桿襯套技術的應用將成為必然趨勢。
二次硫化穩定桿襯套：
襯套設計分體式結構、在分型面及內孔表面噴涂膠黏劑，通過工裝固定在穩定桿上，進行二次加熱硫化，使襯套與穩定桿牢固的粘接在一起。
優點：
可徹底規避異響風險、可獲得較大的剛度調校空間、耐久性能優良、有利于整車性能調校。
弊端：
1、對穩定桿總成生產來說需要增加二次硫化工藝、成本增加；
2、一旦市場有售后問題需更換整根穩定桿。
穩定桿襯套典型問題：
在轉向控制時，由于穩定桿的扭轉或竄動產生異響；
襯套內孔與桿子連接處易進泥沙、襯套膠料耐磨性差，會產生磨損異響；
在低溫環境中，橡膠發生脆化產生的異響；
特氟龍襯套使用壽命有限，不能徹底根治穩定桿襯套異響難題；
防止穩定桿襯套軸向滑動，往往設計較大的裝配過盈量，造成生產線裝配困難；
受結構限制，剛度設計調整空間小，難以獲得合適的剛度值；
目前國內穩定桿技術與歐美存在較大差距，在中國汽車行業高速發展環境下，二次粘接穩定桿襯套技術的應用將成為必然趨勢。
展開 汽車懸架橡膠襯套靜剛度設計方法
摘要:基于剛度疊加法的原理、非線性有限元分析及優化理論，提出了懸架襯套3 個方向靜剛度的設計方法。以某乘用車懸架橡膠襯套的三向靜剛度設計為例論述了該方法的有效性。該方法對懸架襯套三向靜剛度的設計具有指導意義。
關鍵詞
:橡膠襯套;三向靜剛度;剛度疊加;有限元分析;優化設計
汽車懸架橡膠襯套為懸架系統中重要的彈性元件，三向靜剛度是襯套的重要性能參數，該參數對汽車的操縱穩定性和平順性具有較大影響［1］。
在計算懸架襯套的三向靜剛度時，目前大都采用試湊的方法，或者利用工程中的一些簡單計算公式進行計算［2 － 4］。根據某乘用車懸架系統橡膠襯套的三向靜剛度設計要求，基于剛度疊加法、非線性有限元分析和優化理論，文中提出了懸架襯套3 個方向靜剛度的設計計算方法。首先對襯套進行參數化，利用ABAQUS 軟件計算襯套的三向靜剛度與一系列襯套參數的關系; 然后進行數據擬合，得到襯套的三向靜剛度與襯套參數的關系; 最后通過優化計算，得出滿足襯套三向靜剛度要求的襯套參數。給出了一個計算分析實例，說明了文中論述方法的有效性，該方法可以提高懸架襯套三向靜剛度的設計效率。
1 襯套的參數化和參數的確定
圖1 為要求設計的橡膠襯套安裝圖。橡膠體的內外表面分別與鑄鋁內管、尼龍外管硫化。其中高度H、內徑d 和外徑D 是橡膠體的主要尺寸。襯套三向靜剛度的要求見表1。
由于該懸架襯套2 個徑向剛度( Kx，Ky ) 的要求值不一樣，為此把襯套在xy 平面內的橡膠體設計成如圖2 所示的十字架形狀。襯套的橡膠體用2 個寬度參數b1，b2 進行離散化。
展開 五金沖壓模具采用開口或對開襯套安裝時要注意什么
當模柄外徑小于模柄孔徑時，必須采用專門的開口襯套或對開襯套，襯套內徑與模柄外徑配合，襯套外徑與模柄孔內徑配合。使用開口襯套時，襯套開口處應正貼于滑塊部分；使用對開襯套時，應該將兩半各正貼于滑塊和夾持塊，而不允許貼于滑塊和夾持塊的分界面上。
襯套使用后會在表面形成壓痕，不正確使用會影響平緊效果，嚴重時還會產生安全事故。因此對開襯套的兩半要配對使用，保證有壓痕的一半始終正貼于夾持塊，光滑平整的一半正貼于滑塊。
另外，模柄和襯套的長度也要注意，過短也會影響夾緊效果從而會發生安全事故，應裝配到位后超出頂緊螺釘至少0.5d（d為頂緊螺釘公稱直徑）的距離。
展開 Adams非線性襯套定義方法
最后一點重要提示：因為襯套其實并不是簡單的剛度＋阻尼表征力的組合，它對運動也有一定的限制，我們從Adams幫助文檔可以看到這一點，具體表現在襯套對徑向角位移或變形有限制，因此最好在描述非線性襯套時用襯套＋廣義力的組合方式。
整理自網絡，分享知識。
汽車變速箱間隔襯套精密鍛造模具設計及坯料尺寸優化
精密鍛造成形具有生產效率高、成形精度高、綜合力學性能好等優點，是目前汽車變速箱間隔襯套的主要成形工藝。結合零件特點設計了間隔襯套精密鍛造及切邊模具，采用有限元分析方法對間隔襯套鍛造成形過程、毛坯尺寸優化以及進行沖連皮過程進行了分析。
間隔襯套是汽車變速箱的主要零件之一，在汽車運行過程中承受較高的齒輪高速摩擦力和軸向應力，間隔襯套作為汽車變速器主要零部件需求很大，生產工藝有鑄造、鍛造和粉末冶金等，相比于其他生產工藝，精密鍛造成形工藝生產的間隔襯套以力學性能優、體積小等優點，占據著間隔襯套總產量的70%左右，因此鍛造成形是間隔襯套的主要成形工藝。
延長鍛造模具壽命、提高材料利用率、實現自動化生產是提高鍛造間隔襯套市場競爭力的關鍵問題所在。鍛造過程數值模擬分析技術可以對包括零件加熱、鍛造、切邊以及校正等精密鍛造全過程進行有限元分析，是提高汽車零件精密鍛造效率的重要手段。本文以某型號間隔襯套為分析對象，采用數值模擬分析方法對間隔襯套成形以及切邊全鍛造過程開展分析，為車用零件精密鍛造成形工藝優化探索出一種實用的設計方法。
工藝方案及模具設計確定
某新型汽車變速器間隔襯套高25mm，外直徑為
φ65mm、內圓直徑為
φ39.8mm，材料為45
#鋼。根據間隔襯套零件特點設計間隔襯套鍛件如圖1(a)所示。分模面設置在零件最大輪廓處，單面機械加工余量2mm，外斜度用2°、內斜度用3°；圓角半徑R 為3mm、外圓角半徑r 為1.5mm；間隔襯套的連皮類型為斜底連皮，厚度為4mm，內腔最大深度為42mm。根據上部分模特點，未設計飛邊槽結構，鍛造模具設計如圖1(b)所示。
圖1 鍛件及模具示意圖
有限元模型建立及參數設置
間隔襯套鍛造成形以及沖孔過程模擬用有限元模型如圖2 所示。
展開 基于ABAQUS二次開發的橡膠-金屬襯套仿真技術研究
周煒等[2]利用剛度疊加原理和參數有限元分析，建立了橡膠襯套幾何參數與剛度的關系式；針對剛度匹配的設計要求，通過設定不同的目標函數，得到了橡膠襯套結構的最優解。宋穎等[3]基于ABAQUS二次開發功能，開發了圓柱形橡膠堆的插件程序，實現了圓形橡膠堆參數化建模和后處理的自動化。
綜上所述，國內眾多學者已對橡膠金屬襯套件的參數化建模和快速仿真進行了研究，并且利用現有的有限元軟件進行了二次開發，提高了開發效率。但這些研究都無法實現輸入參數后快速得到結果的目的。鑒于此，本文基于ABAQUS-Python提出了一種橡膠-金屬襯套件快速仿真分析技術。該方法構建了獨立的交互界面，無需啟動ABAQUS有限元軟件，用戶只需輸入產品結構參數，即可快速得到靜剛度值并輸出應力、應變等結果云圖。本文的研究成果為提高橡膠-金屬襯套件開發效率打下了堅實的基礎，具有操作簡單、快速輸出結果等優點。
1 橡膠-金屬襯套結構參數化建模
1.1 尺寸結構參數提取
將橡膠-金屬襯套結構進行參數化，包括襯套的尺寸、形狀等參數，如圖1所示。具體參數詳見表1。
圖1 橡膠-金屬襯套結構和尺寸
表1 橡膠-金屬件尺寸和材料參數
芯軸的外側、外套的內外側通常為圓柱形或旋轉面。芯軸和外套通常采用金屬或塑料制成，剛度明顯高于橡膠。為了簡化分析，提高效率，在前處理過程中省略芯軸和外套，并將橡膠內表面耦合到一個點。此外，為了實現襯套結構中外套的縮頸過程，將橡膠外表面定義為柱面坐標系。
1.2 基于ABAQUS-Python構建程序
1.2.1 參數化建模
本文研究的橡膠-金屬襯套結構為回轉體結構，上下對稱，因此只需繪制1/4結構，并通過鏡像的方法得到完整模型。圖2展示了繪制的1/4結構。
展開 基于ABAQUS超彈性材料橡膠襯套的剛度計算 附基于Abaqus的橡膠和粘彈性建模下載
圖5、相互作用設置和網格屬性設置
圖6、作業提交的相關設置
八、結果的可視化處理
計算完成后，可以通過ABAQUS軟件自帶的可視化模塊查看橡膠襯套的各類云圖計算結果：
1、位移加載云圖：對于本實例的仿真中，可以通過查看位移加載云圖得到橡膠在加載過程中形狀的變化，并可以直接讀出我們的位移加載。
圖7、位移加載云圖
2、應變云圖：通過調整輸出的場變量，我們還可以查看在加載過程中橡膠襯套對數應變的數值，并對其疲勞壽命做出相應的預測。
圖8、應變云圖
3、剛度曲線：借助ABAQUS軟件的歷程輸出數據，我們可以做出整個加載過程中的位移與作用力的關系曲線，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，固定頻率的動剛度的遲滯曲線，進而得出其動剛度。
圖10、動態加載曲線、結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
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【達索官方直播】基于結構/疲勞/優化的協同仿真技術在線研討會-橡膠襯套實例
直播簡介
SIMULIA橡膠襯套聯合仿真解決方案
橡膠襯套具有良好的彈性，能承受大應變而不發生永久性變形和斷裂
為了滿足車輛減振降噪的需求，汽車懸架系統大量采用橡膠襯套產品
懸架系統的精確設計需要匹配橡膠襯套的各項性能指標參數
達索SIMULIA POP是橡膠襯套產品設計過程中最有效的結構設計、分析以及優化的工具
產品設計初期可利用Tosca快速找到結構設計方案
產品驗證階段可利用Abaqus、fe-safe驗證產品的結構合理性，如各向剛度以及疲勞壽命
產品優化階段可利用Abaqus + Tosca + fe-safe + Isight對產品各向性能指標進一步優化，使產品性能達到最優
橡膠襯套是一種具有良好彈性的工程材料，能承受大應變而不會發生永久性的變形和斷裂。交通運輸行業中，懸架系統大量采用橡膠襯套等柔性連接來滿足車輛減振降噪的需求，但懸架的精確設計需要匹配橡膠襯套的各項性能參數。橡膠襯套產品設計過程中，強大的SIMULIA協同仿真解決方案是最有效的結構設計、分析、優化工具：
產品設計初期可利用Tosca快速找到結構設計方案；
產品驗證階段可利用Abaqus、fe-safe驗證產品的結構合理性，如各向剛度以及疲勞壽命；
產品優化階段可利用Abaqus + Tosca + fe-safe + Isight對產品各向性能指標進一步優化，使產品性能達到最優
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其他
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展開 告別簡化載荷塊：通用汽車如何用真實全路譜，實現橡膠襯套壽命的精準預測？
在汽車底盤橡膠襯套的耐久性開發中，工程師長期面臨一個核心矛盾：
臺架試驗或仿真分析中使用的簡化載荷塊（Block Cycle），能否真正復現車輛在復雜路況下承受的真實多軸載荷？
傳統的簡化方法依賴經驗判斷，不僅可能遺漏關鍵損傷載荷段，更無法精確復現真實的失效模式，尤其是考慮到橡膠材料的非線性力學性能和非線性損傷累積特性，采用基于傳統經驗方法得到的簡化路譜載荷預測橡膠襯套的疲勞壽命，可能和實測結果有巨大差異。隨著計算能力的提升，直接采用全時程、多通道的真實路譜數據進行仿真，已成為可能且必要的前沿方向。
SLA 型襯套在 FY 載荷最大（頂部）與最小（底部）工況下的最大主應變（NE – P1）云圖。直接仿真結果（左）與通過 Endurica EIE 插值所得結果（右）高度吻合。
基于全細節路譜的汽車底盤橡膠部件耐久性仿真工作流，其可行性與巨大價值已獲得工業級驗證。Endurica 與通用汽車（GM）、Tenneco 的工程師在SAE International Journal上聯合發表的成果，系統展示了這一先進方法的可靠性。
乘坐舒適型襯套在 FY 載荷最大（頂部）與最小（底部）工況下的最大主應變（NE – P1）云圖。直接仿真結果（左）與通過 Endurica EIE 插值所得結果（右）高度吻合。
研究核心：
當路譜數據不再“被簡化”
01
PART
本研究聚焦于兩款填充天然橡膠副車架襯套。研究人員沒有將其承受的載荷簡化為幾個代表性的循環，而是直接采用了在11種不同典型駕駛工況下（如不同路面、操控動作），通過六分力傳感器在原型車上實測得到的多通道（X, Y, Z方向力與力矩）全時程路譜數據。
展開 Adams Car中襯套的各輸出結果與對應的參考坐標系
_macpherson.bgl_top_mount，右鍵點擊modify，修改Euler Angles（90,90,0），如下右圖所示，生成bgl_top_mount的局部坐標系與全局坐標系不一致，此新的襯套局部坐標系，方便明顯對比后處理結果中襯套輸出結果參考的坐標系。
將修改的懸架模板，保存到private文件夾中，然后在標準界面生成子系統模型，最終裝配成前懸架模型，如下圖所示，
在Car界面中，切換至view界面，建立bgl_top_mount 的request分別如下圖所示，
然后切換至car標準界面，進行如下工況分析。
二、平行跳動工況分析
運行平行跳動工況分析，工況設置如下:
如右上圖，至分析結束，F8切換至后處理界面，對比襯套各輸出結果各自對應的坐標系。
三、襯套各輸出結果與對應的參考坐標系
a)在后處理界面中點選Source中Objects選項，測量bgl_top_mount受力結果與自定義request（全局坐標系）的結果完全吻合，如下圖所示，
測量bgl_top_mount力矩與自定義request（全局坐標系）的結果完全吻合，如下圖所示，
同樣測量bgl_top_mount位移結果曲線與自定義request（全局坐標系）的坐標系方向結果完全吻合，如下圖所示，
小結：即Source中Objects選項，襯套結果曲線是相對于整車全局坐標系的結果曲線。
展開 ANSA-Abaqus實例分享－基于Test Data的橡膠襯套超彈性分析
實例
1、根據幾何數據建立襯套的有限元模型，橡膠與襯管之間用共節點連接：
2、建立橡膠與內外襯管之間的接觸，接觸方式為通用接觸：
3、約束襯套外表面1-6自由度，在內套管中心點施加X向的強制位移：
4、建立Static分析步進行靜力分析：
5、分析結果如下：
X向加載
本文部分內容參考：Abaqus官方幫助文檔
文章來源：汽車研發中心
