橡膠減震器的案例
減震橡膠知識及應用
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現實生活中振動無處不在,振動的現象是不容忽視也是不可缺少的,人們一直致力于振動的產生,控制和消除的研究,所有的物體的振動都會產生聲音,如果沒有振動就不會有音樂,人類也無法進行語言交流了.但是振動也會對人們的生活產生許多不利的影響,如:共振會導致裝置的損壞,噪音會影響人類的生活環境等.怎樣將振動對人們產生的不利影響減到最小,是當前減震技術發展和追求的方向.
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今晚直播 | 基于ABAQUS的橡膠減震件剛度分析
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為了提高仿真工程師、高校師生實際工程能力，技術鄰特開展2021年ABAQUS系列直播課，我們甄選了四個熱門方向（巖土、二次開發、橡膠分析、混凝土）的基礎入門課，助力小伙伴們夯實有限元基礎。
第三期直播《基于ABAQUS的橡膠減震件剛度分析》將于今晚開啟，歡迎大家關注學習！
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橡膠材料由于其獨特的物理和化學的特性（如超彈性，粘彈性且柔軟性、耐磨性、絕緣性和阻隔性等），使得其在工程上得到了非常廣泛應用，這一點在汽車行業尤為明顯。縱觀過去近200年的歷史，硫化橡膠的誕生直接推動了汽車革命。
如今在我們的汽車中，橡膠制品早已是“汽車的半條命”。就拿我們常見的桑塔納轎車來說，其就擁有270多個橡膠密封制品，而這些橡膠組件的性能直接決定了汽車的性能和安全。
展開 【01 黏滯阻尼器減震設計篇】建筑消能減震技術規程 JGJ 297-2013應該注意的那些點
在消能器極限速度對應的阻尼力作用下，與消能器連接的支撐、墻、支墩、預埋件、節點板均應處于彈性狀態，【3.4.3、7.1.6】即需要根據罕遇地震下結構彈塑性分析下黏滯阻尼器的最大阻尼力的1.2倍來進行驗算；
鋼筋混凝土構件作為黏滯阻尼器的支撐構件時，如墻式黏滯阻尼器，混凝土強度不應低于C30【3.5.2】；
黏滯阻尼器與主體結構的連接一般分為支撐型和墻型等，當采用支撐型連接時，不宜采用“K”字型布置，支撐宜采用雙軸對稱截面；
速度線性相關型消能器與斜撐、墻體（支墩）或梁等支承構件組成消能部件時，支承構件沿消能器消能方向的剛度應符合下式規定：
針對非線性黏滯阻尼器，可采用黏滯阻尼器等效線性化進行驗算。
Q8消能減震結構減震分析應注意哪些關鍵問題？
展開 模擬流體減震器中的粘性耗散熱
流體減震器有著廣泛的應用，從穩固摩天大樓到控制微流體裝置中流體的流動均有涉及。通過一個稱為粘性耗散熱的過程，減震器將機械能消散為熱能。熱量過多會損壞減震器，因此在優化流體減震器的設計時，充分理解粘性耗散熱的過程非常重要。
流體減震器是什么？
流體減震器（也稱為粘性減震器）在工業方面有許多應用。例如用于軍事設備的震動隔離，以及高層建筑和土木結構的地震減震和強風阻尼。甚至有些微流體裝置要依靠流體減震器來產生熱量及控制流體流動。
流體減震器（深藍色部件）用于穩定太陽能跟蹤裝置。圖片由 Leonard G 提供，通過 Wikimedia Commons 共享。
粘性耗散熱 – 平衡之道
高粘度流體（例如油或硅基流體）常用于減震器中，這是因為流體的粘度越高，減震器耗散的力就越大。當流體減震器推動粘性流體在兩個腔室之間往復運動時，減震器內就會釋放粘性耗散熱。這種作用以振動或振蕩的形式將機械能轉換為熱能。
要優化流體減震器的工作效率，分析其中的粘性耗散熱尤為重要。如果減震器中釋放的熱量過多，就會損壞減震器和要保護的裝置或結構。讓我們將目光轉向 COMSOL Multiphysics 仿真平臺中的傳熱模塊和 CFD 模塊，研究流體減震器的性能。
使用 COMSOL Multiphysics 模擬粘性耗散熱
流體減震器的主要組件包括減震器汽缸殼、活塞桿和活塞頭、腔室中的粘性流體、以及活塞頭和汽缸殼內壁之間狹小的圓形空間。這個空間用作流體通道。在我們的模擬中，這些固體部件由鋼質材料制成，COMSOL Multiphysics 內置的材料庫中我們可以找到這種材料。
流體減震器示意圖。
在這個仿真模型中，活塞頭在氣缸內部往復運動，使流體和硅油以較大的剪切速率通過小孔。這種作用產生的熱量在軸向和徑向上傳輸。在徑向上，熱量經汽缸壁傳導并通過對流傳到外部空氣中。
展開 
高層建筑減震緩沖—鋼絲繩隔振器
高層建筑減震緩沖—GRY-200A型艦載鋼絲繩隔振器
鋼絲繩隔振器是由鋼絲繩繞成螺旋狀并固定在沿螺母布置的兩塊金屬板之間制作而成的。它是一種具有非線性特性和干摩擦阻尼的新型隔振器，采用多股鋼絲按一定方向纏繞而成的鋼絲繩作為彈性元件，具有明顯的遲滯特性，其能量耗散來源于鋼絲間的摩擦、擠壓、滑移。
GRY-200A型鋼絲繩隔振器是GRY系列鋼絲繩隔振器中的一種型號，該型號由30圈直徑為2.4mm的不銹鋼鋼絲繩沿著上下兩個特制圓形夾板繞制而成，能夠承受的最大靜載荷為200N(20.41kg)，具有耐腐蝕、耐沖擊、耐高低溫等性能，廣泛被用于艦船設備、海洋平臺、髙層建筑、海洋平臺、核工業裝置及工業各種動力機械的隔振。
命名方式
尺寸表
型號
A(mm）
B（mm）
C（mm）
H（mm）
D（mm）
單重（kg）
GRY-200A
128
9
170
40
3.2
0.6
結構圖
展開 科思創將展出具有強大功能的3D打印減震器
近日，世界上最大的聚合物減震器公司之一科思創（Covestro）宣布將在10月16日至20日在弗里德里希沙芬舉行的法庫馬2018貿易博覽會上展示一種使用3D打印技術制造的復合減震器。
多年來，科思創致力于開發定制的聚合物材料，用于3D印刷所有的常見工藝制造，具有不同性能的長絲、粉末和液體原料，適合于許多工業和應用。從單個原型的創造到各種功能的集成和大規模生產的復雜部分將在福島2018貿易博覽會上展出。
減震器是由三個不同的產品和三個不同的制造過程的幫助下產生的。其外彈簧40x7cm部分由粉末熱塑性聚氨酯（TPU）制成，采用選擇性激光燒結逐層成形，以其彈性和高耐磨性著稱。減震器內部有一個可調的螺絲，由科思創堅固的聚碳酸酯材料制成，采用熔絲制造（FFF）工藝，非常堅固。內部的空氣室由液體聚氨酯樹脂制成。
科思創3D印刷市場經理盧卡斯布魯斯說：“這種復雜的結構在傳統的生產工藝下是不可能的。”他補充說，“另一個新的發展是不同的材料和各種定制的特性的結合。這使我們能夠顯著地擴大添加劑生產的可能性及其應用領域。本公司用于添加劑制造的其他產品具有優良的耐熱性、耐磨性或柔韌性。”
現階段在全球范圍對個人機動性車輛的需求仍在增長。同時，購車者對其汽車的功能性和設計的要求將越來越高。這兩個趨勢使得有必要從根本上重新考慮迄今在汽車制造中使用的材料。為了滿足這些要求，科思創高科技材料閃亮登場：在性能、安全性、舒適性和外觀等方面，這些材料為許多汽車部件開辟新的可能性。
自汽車制造的早期階段以來，玻璃和金屬就一直是汽車外部結構的主要材料。但是目前科思創通過創新性新技術為這些常規使用的材料推出了智能替代材料。
展開 高鐵減震緩沖—JGX-0648S-30A型隔振器
高鐵減震緩沖—JGX-0648S-30A型隔振器
鋼絲繩隔振器是由鋼絲繩繞成螺旋狀并固定在沿螺母布置的兩塊金屬板之間制作而成的。它是一種具有非線性特性和干摩擦阻尼的新型隔振器，采用多股鋼絲按一定方向纏繞而成的鋼絲繩作為彈性元件，具有明顯的遲滯特性，其能量耗散來源于鋼絲間的摩擦、擠壓、滑移。
JGX-0648S-30A鋼絲繩隔振器是JGX-0648系列鋼絲繩隔振器中的一種型號，該型號由直徑6.4mm的鋼絲繩沿著上下兩個夾板繞制8圈而成，能夠承受的最大靜載荷為30kg，具有耐腐蝕、耐沖擊、耐高低溫等性能，適用于機載、車載、艦載等電子、機械設備、計算機與儀器儀表的隔振緩沖，導彈衛星的運載、導航與發射系統的安全防護以及高低溫、化學污染等惡劣環境下機械、電子設備與設施的隔振緩沖等方面。
尺寸表
型號
單重（kg）
安裝方式
通孔（mm）
螺紋（mm）
沉孔（°）
JGX-0648S-30A
0.708
A,B,C,D,E,S
Φ6.9＋0.13~φ6.9-0.13
M6×1.0
90
命名方式
結構圖
安裝方式
展開 基于ADINA的減震器流固耦合工程案例
3、 直筒式阻尼器計算
直筒式阻尼器計算方法與前面模型的方法相同。下圖為計算結果。
4、智能油壓減震器模擬
該型減震器有5 個開關，需要設置5 個gap 條件，剛開始5 個開關均是打開狀態，當液壓達到一定條件時，5 個開關中的一部分開關按照設計要求自動關閉。
5、彈簧閥片阻尼器分析
此減震器的工作原理是使液體通過由彈簧閥片所控制的孔洞，依賴彈簧閥片的開關和流體的粘滯阻力提供減震效果。
由于彈簧片的彈性，使得流體流通的孔洞大小會隨著連桿拉力的大小而改變。所以要求計算軟件應有一下功能：
? 基本CFD 求解功能；
? 流體與彈簧片互動（流固耦合）；
? 當彈簧片關閉時，結構模型中彈簧片與相應結構產生接觸關系（contact），且保證留有流體網格存在的空間；
? 流體模型中要有控制流通與否的開關（gap）；
? 要有網格重劃分功能。
展開 核乏燃料運輸容器減震器刺穿仿真
核乏燃料運輸容器在運輸過程中須在兩端安裝減震裝置，以避免在運輸途中出現跌落情況，刺穿運輸容器主體邊緣處，產生危害。本項目采用有限元的方法，模擬了運輸容器在出現的假想條件下的刺穿情況，以NAC-STC型運輸容器為例，分別從水平與垂直兩個方向進行刺穿模擬，得出在減震器的作用下，可以很好的保護運輸容器內部。核乏燃料運輸容器減震器的刺穿試驗是一項花費巨大且很困難的事情，該項目采用仿真代替試驗，可以減少實驗成本，加速設計優化進程，減少試驗次數，是十分具有工程意義的。
1.該項目的研究意義
隨著核電工業的迅猛發展，核乏燃料的產生也逐年增加，乏燃料的增加導致對核乏燃料運輸容器的需求快速增長，核乏燃料的放射性活度大、衰變熱大，核乏燃料運輸途中出現泄露會造成極大危害。因此，核乏燃料運輸容器要求有極高的安全性[1-2]。近年來，我國核電工業發展迅猛，“十三五”期間，全國核電投產約3000萬千瓦以上[3]。我國核電站主要建于東部沿海地區，乏燃料的處理一般在西部內陸，為保證核乏燃料運輸容器在起吊，運輸過程中的安全性，須在其上下兩端安置減震器[4]。核乏燃料運輸容器減震器作為關鍵部件，起著吸收能量、控制過載和保證結構完整性的重要作用。在運輸過程中，處置不當會出現跌落與刺穿的情況，本項目主要分析再出現刺穿情況下，減震器能起到的作用。我國核乏燃料的運輸仍處在起步階段，當務之急是確保大量的核乏燃料能夠安全運輸，減震器的保護作用尤為重要。
核裝備減震填充材料的應力平臺處于10-20MPa之間較為合理[5]，本項目首先制備了一種均質多孔鋁基減震器，通過小尺寸試驗獲得了力學性能，將其材料屬性應用于核乏燃料運輸容器減震器上，利用有限元的方法，分析減震器在刺穿情況下對容器內部的保護作用。
展開 汽車懸架知識專題（3）：減震器工作原理詳解
懸架系統中由于彈性元件受沖擊產生振動，為改善汽車行駛平順性，懸架中與彈性元件并聯安裝減振器，為衰減振動，汽車懸架系統中采用減振器多是液力減振器，其工作原理是當車架（或車身）和車橋間受振動出現相對運動時，減振器內的活塞上下移動，減振器腔內的油液便反復地從一個腔經過不同的孔隙流入另一個腔內。此時孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內摩擦對振動形成阻尼力，使汽車振動能量轉化為油液熱能，再由減振器吸收散發到大氣中。在油液通道截面和等因素不變時，阻尼力隨車架與車橋（或車輪）之間的相對運動速度增減，并與油液粘度有關。
減振器與彈性元件承擔著緩沖擊和減振的任務，阻尼力過大，將使懸架彈性變壞，甚至使減振器連接件損壞。因面要調節彈性元件和減振器這一矛盾。
(1) 在壓縮行程（車橋和車架相互K近），減振器阻尼力較小，以便充分發揮彈性元件的彈性作用，緩和沖擊。這時，彈性元件起主要作用。
(2) 在懸架伸張行程中（車橋和車架相互遠離），減振器阻尼力應大，迅速減振。
(3) 當車橋（或車輪）與車橋間的相對速度過大時，要求減振器能自動加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內，以避免承受過大的沖擊載荷。
在汽車懸架系統中廣泛采用的是筒式減振器，且在壓縮和伸張行程中均能起減振作用叫雙向作用式減振器，還有采用新式減振器，它包括充氣式減振器和阻力可調式減振器。
雙向作用筒式減振器示意圖
1. 活塞桿；2. 工作缸筒；3. 活塞；4. 伸張閥；5. 儲油缸筒； 6. 壓縮閥；7. 補償閥；8. 流通閥；9. 導向座；10. 防塵罩；11. 油封
雙向作用筒式減振器工作原理說明。在壓縮行程時，指汽車車輪移近車身，減振器受壓縮，此時減振器內活塞3向下移動。活塞下腔室的容積減少，油壓升高，油液流經流通閥8流到活塞上面的腔室（上腔）。
展開 用Abaqus和Tosca對凸輪軸減震器進行優化設計
在橡膠-金屬組件的開發過程中，利用優化方法結合非線性分析可以在保證產品性能的前提下充分利用材料性能，并減少開發周期。拓撲優化和形狀優化技術現在已經成功地應用在開發過程中的線性問題上，但還很少見到成功用于非線性問題上。
凸輪軸減震器項目結合Tosca和ABAQUS兩個軟件，在非線性分析過程中考慮拓撲優化和非參數形狀優化。在這個例子中，客戶的主要目標是在承受扭轉應力的凸輪軸減震器的橡膠片上個裝配孔，以便于安裝。沒有裝配孔的凸輪軸減震器滿足剛度和壽命要求，現在用其作為參考部件，希望有裝配孔的新部件的剛度和壽命保持和參考部件一致。
利用給定的設計空間，采用拓撲和形狀優化，在一個較短時間內得到了一個優化設計方案，計算表明本方案不僅和參考部件有相同的剛度，且其最大應力和應變都沒有超過參考部件，因此有更高的壽命。在拓撲優化和形狀優化中可以考慮材料非線性以及幾何非線性，可以充分利用材料性能。在優化結束的同時就得到了新部件的設計方案且已經通過壽命檢測試驗。
作為先期研究，凸輪軸減震器的設計被證明是非常成功的，這些方法會在將來的開發過程中得到推廣，也可能成為一種標準設計方法。
用Abaqus和Tosca對凸輪軸減震器進行優化設計.pdf
展開 
數據驅動設計（DDD）模塊：RecurDyn與AI的深度融合，重新定義仿真未來
相關名詞解釋
組件組（Component Group）
是什么：你要簡化的零件（比如橡膠減震器）+ 它的連接點（比如和車架/車輪接觸的位置）
怎么做：選中零件→標記連接點→打包成組
元模型
作用：連接點處的“力-位移”關系速查表
生成過程：讓零件變形100種姿勢 → 記錄每種姿勢的反作用力 → 訓練AI總結規律
虛擬體（Dummy Body）
為什么需要：零件被替換后，需要“配重塊”保持重量平衡（就像拍電影用假人代替演員完成危險動作）
2. 選擇創建元模型方法（FMM/PMM）
FMM（全因子元模型）
PMM（智能元模型）
核心原理
基于全因子實驗設計（Full Factorial DOE），均勻采樣所有變量組合，生成網格化數據點。
采用智能采樣（如拉丁超立方LHD）和AI模型（多項式回歸/神經網絡），動態優化數據分布。
適用場景
低維度（≤4變量）、線性或弱非線性問題（如小變形彈性體）。
高維度、強非線性問題（如大變形橡膠件、接觸摩擦復雜系統）。
計算效率
? 變量少時高效，樣本量隨變量數指數增長，變量多時計算成本驟升。
? 通過稀疏采樣減少實驗量（樣本量≈10×變量數），高維問題效率優勢顯著。
展開 【JY】消能減震黏滯阻尼器的力學原理與應用 ￥29.9
一、寫在文前
消能阻尼器的基本力學原理主要體現在恢復力模型上，恢復力模型的建立對整體結構模型的動力分析起了便捷作用，便于指導工程實際應用。對于消能阻尼器通常選擇以下本構進行模擬：
軟鋼消能器和屈曲約束支撐可采用
雙線性模型或Wen模型
；
摩擦消能器、鉛消能器可采用
理想彈塑性模型
；
黏滯消能器可采用
Maxwell模型
；
黏彈性消能器可采用Kelvin模型。
對于黏滯阻尼器的概念可看下：
【JY】結構概念之(消能減震黏滯阻尼器)
主要給大家講解減震設計中的黏滯阻尼器相關的內容。
經過眾多學者多年的研究和改進，都提出過黏滯阻尼器的恢復力模型，歸納起來，一般有線性模型、Kelvin模型、Maxwell模型、Wiechert模型四種類型。
二、黏滯阻尼器的計算理論簡述
在黏滯阻尼器中，液體在密封油腔小孔內的高速流動，可采用流體動力學Navier-Stokes方程進行描述。對于理想的直阻尼孔，可考慮兩種極端情況：
一種是慣性流，適用于液體黏度較低、間隙相對較大、液體在小孔流徑較短或高流速的情況。在此情況下可將Navier方程進行簡化，并考慮較低頻率情況，此時阻尼力是由液體加速流過小孔通道產生的唯一的慣性力，在速度很高時阻尼力出力會急劇增大，因此慣性流不能用于實際工程。
另一種可歸為黏性流，適用于液體黏度較高、相對間隙較小、液體在小孔流徑較長或低流速的情況。此時阻尼器響應符合下面等式：
式中μ——液體黏度；Lp、Rp、h——表示活塞頭的長度、半徑以及間隙的寬度等幾何特性。阻尼器的消能完全通過液體經過通道產生的黏性作用來實現。
展開 【JY】結構概念之(消能減震黏滯阻尼器)
導讀：
在我國，被動減震裝置得到廣泛應用，不僅在高層建筑、加上最近還實施頒布了工程抗震管理條例。(如
【JY】結構概念設計之（隔震概念設計）
)，使得被動
減震更加擴展到包括住宅在內的中低層建筑及大跨度建筑，其建造業績已大大超過美國
達到了世界第一
的
規模。
目前減震構件及結構類型的組合已有諸多形式，今后隨著其性能方面、經濟方面及設計創意等方面的改進，可以想象會進一步創造出更加豐富多彩的減震結構。
一、消能減震的理念
為了更有效地提高結構的抗震性能，在設計中采用“
柔性耗能”理念來減小結構振動響應
，通過調整結構的質量、剛度和阻尼特性來實現預期抗震水平。
傳統設計
以結構構件的塑性損傷為代價，秉持“硬抗”理念，采用優化關鍵構件的特征幾何尺度、放大構件材料強度等措施以提高結構的抗震承載能力。眾所周知，地震的發生和作用具有極強的隨機性和破壞性，
因此，傳統設計不僅難于保障建筑結構及生命財產安全，還可能大幅度增加建設成本。
結構消能減震又稱耗能減震，
其機理是在特定構件的界面連接處安裝耗能器，通過耗能器將地震動輸入的機械能轉化成能夠均勻耗散的熱能從而使得結構振動響應降低，或者通過新結構中的原結構和附設裝置分別作為主結構和子結構聯合承擔振動作用，從而獲得調諧，并將振動反應控制在預期值以內。
在采用消能減震方法的情況下，在較低級別地震或風振作用下結構可以獲得足夠的初始剛度而保持彈性狀態；而在較高級別地震或風振作用下，當結構的側向變形尚未開始變大時，耗能裝置就能先于結構進入非彈性狀態，從而避免結構的承重構件進入到非彈性狀態。
本期給大家主要帶來的是減震設計中的黏滯阻尼器相關的內容。
展開 300噸自卸車：HyperWorks在日立重卡制造的應用
結論
長期以來Tempelman一直堅持使用HyperWorks的另一原因就是它能兼容多種求解器和數據格式。
“HyperMesh內嵌的數據轉換器功能實在太強大了，”Tempelman說，“在使用HyperMesh和HyperView的同時，還可以使用ABAQUS、LS-DYNA、NASTRAN等其他求解器，我不但不用放棄任何一種工具，而且可以就在一套軟件平臺上構建我整個知識和經驗體系。”
“比如說：我們尋求傳力路徑時使用OptiStruct；如果想查看超彈性材料特性，如橡膠減震器時，我們可以使用ABAQUS；如果想了解鋼結構特性，我們可以使用顯式程序LS-DYNA。所有的這些都將運行在HyperWorks的框架下，這使得我們的工作更加高效”。
“除此之外，我們與Altair公司之間的合作關系，也是選擇HyperWorks軟件的重要因素。”Tempelman說，“許多軟 件公司來我們公司介紹時說，‘這是我們的軟件，如果有什么問題請撥打我的電話。’其實這并不奏效，但我知道，如果我撥打Altair技術支持熱線，或是發郵件我將會獲得很好的技術支持。這對日立和我來說都是非常重要的。”
“我們成功的秘訣就是擁有一支好的團隊和選擇一款好的工具。”
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