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金属橡胶-聚氨酯复合材料减振性能研究

材料导报 2024年第6期38卷 267-273页

作者：郑孝源任志英吴乙万白鸿柏黄健萌谭桂斌福州大学机械工程及自动化学院金属橡胶与振动噪声研究所福州350116 广东工业大学机电工程学院广州510006

针对单一减振材料无法兼具高阻尼与高刚度的弊端,本工作提出了一种新的复合材料,即将三维空间网状结构的金属橡胶(EMWM)作为基体,聚氨酯(PU)作为增强体,并采用真空渗流的方式制备了具有高阻尼与高刚度的金属橡胶-聚氨酯(EMWM-PU)复合材... 详细信息

针对单一减振材料无法兼具高阻尼与高刚度的弊端,本工作提出了一种新的复合材料,即将三维空间网状结构的金属橡胶(EMWM)作为基体,聚氨酯(PU)作为增强体,并采用真空渗流的方式制备了具有高阻尼与高刚度的金属橡胶-聚氨酯(EMWM-PU)复合材料。通过EMWM与EMWM-PU复合材料的准静态压缩试验,发现界面摩擦的引入使得EMWM-PU复合材料的耗能与刚度特性得到显著提升。此外搭建了复合材料管路减振测试平台,以平均振动加速度级和插入损失作为评价指标,研究了EMWM密度、激振量级、安装时的预紧间距对管路减振性能的影响。结果表明,EMWM-PU复合材料在5~1 000 Hz频段范围内均具有优异的减振效果,且复合材料中基体材料EMEM的密度越小、安装时的预紧间距越大,减振效果越好。本研究有效拓宽了复合材料的应用范围,也为金属橡胶复合材料的设计和应用提供了有效的指导。

关键词：金属橡胶聚氨酯复合材料力学性能管路减振

金属橡胶无序式网格互穿结构的热力学性能研究

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机械工程学报 2024年第8期60卷 165-175页

作者：任志英黄子豪方荣政王秦伟莫继良秦红玲福州大学机械工程及自动化学院福州350116 福州大学金属橡胶与振动噪声研究所福州350116 西南交通大学机械工程学院成都610031

金属橡胶是一种弹性多孔纯金属材料,其内部的网格互穿结构复杂而无序,难以通过一般方法准确描述,这限制了其在高温环境下的可控应用。为此,通过虚拟制备技术构建了综合考虑金属橡胶材料属性、线匝几何尺寸及工艺参数等因素的金属橡胶有... 详细信息

金属橡胶是一种弹性多孔纯金属材料,其内部的网格互穿结构复杂而无序,难以通过一般方法准确描述,这限制了其在高温环境下的可控应用。为此,通过虚拟制备技术构建了综合考虑金属橡胶材料属性、线匝几何尺寸及工艺参数等因素的金属橡胶有限元模型。在此基础上,推导出金属橡胶内部金属丝微元热传导的动态理论公式并进行相关的有限元分析。结果表明:当仅有热载荷时,金属橡胶主要由连续金属丝实现传热并通过界面接触进行换热,温度场沿成形方向呈梯度分布。此外,由于材料的膨胀其宏观尺寸会增大,但在外部约束与孔隙收容机制的作用下其热膨胀系数小于实心材料的热膨胀系数。而当同时存在热-力载荷时,金属橡胶展现出了良好的结构稳定性与耐热性。通过材料高温准静态压缩试验对材料的热力学性能进行了测试,验证所建立的有限元模型能够有效地反映与预测金属橡胶材料复杂的热力学性能,为材料在高温环境下的应用提供了一定的理论指导。

关键词：金属橡胶网格互穿结构虚拟制备热力学性能

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金属橡胶复合隔振器的动静态性能

福州大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 69-76页

作者：任志英梁盛涛李金明白鸿柏赖福强福州大学机械工程及自动化学院金属橡胶与振动噪声研究所福建福州350108

设计一种对称式金属橡胶与线弹簧复合的隔振器,基于整体隔振,考虑安装板的柔性因素,建立相应的等效线性动力学模型.通过准静态力学试验,分析线弹簧刚度、金属橡胶密度和加载位移对金属橡胶复合隔振器准静态性能的影响.同时,进行随机振... 详细信息

设计一种对称式金属橡胶与线弹簧复合的隔振器,基于整体隔振,考虑安装板的柔性因素,建立相应的等效线性动力学模型.通过准静态力学试验,分析线弹簧刚度、金属橡胶密度和加载位移对金属橡胶复合隔振器准静态性能的影响.同时,进行随机振动试验,研究金属橡胶复合隔振器在整体隔振中的隔振性能.试验结果表明,复合样件的刚度特性趋向于线性效果.金属橡胶复合隔振器在谐振点处的峰值衰减是线弹簧隔振器的5倍以上,且系统的随机振动响应在频段0.12~2.00 kHz内都有较大程度的衰减.

关键词：金属橡胶复合隔振器线弹簧整体隔振随机振动

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高速冲击下金属橡胶动态力学特性研究

兵器装备工程学报 2024年第3期45卷 265-273页

作者：李昕龙原霞王玉帅樊文欣陈燕尹飞中北大学太原030051 陆军装备部驻北京地区军事代表局某军事代表室太原030009 陆军装备部驻南京地区军事代表局某军事代表室山东烟台264000

为探讨金属橡胶在高速冲击环境下的动态力学性能,制备了圆柱实心金属橡胶试件,使用分离式霍普金森压杆(SHPB)开展了金属橡胶的动态压缩试验。分析了金属橡胶动态应力-应变规律,探讨应变速率和弹簧卷外径对金属橡胶的动态弹性模量、动态... 详细信息

为探讨金属橡胶在高速冲击环境下的动态力学性能,制备了圆柱实心金属橡胶试件,使用分离式霍普金森压杆(SHPB)开展了金属橡胶的动态压缩试验。分析了金属橡胶动态应力-应变规律,探讨应变速率和弹簧卷外径对金属橡胶的动态弹性模量、动态峰值应力、能量吸收和理想能量吸收效率的影响规律。结果表明,动态应力-应变曲线分为弹性形变阶段、局部塑性变形阶段和破坏阶段,动态弹性模量和动态峰值应力均表现出典型的应变速率效应,且均随弹簧卷外径的增大而减小。此外,随着应变增大,能量吸收性能随应变速率增大而逐渐变好,随弹簧卷外径的减小而逐渐变好。理想吸能效率受应变速率影响很小,但随应变增大而逐渐增高并趋于饱和,其饱和值均大于0.75,弹簧卷外径为3 mm时,金属橡胶的理想吸能效率最优,其饱和值达到0.88,表明金属橡胶材料在高速冲击下有良好的吸能抗冲击作用。

关键词：金属橡胶结构参数动态力学性能能量吸收特性分离式霍普金森杆

基于金属橡胶的轻质波纹型夹层结构静态力学性能

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材料导报 2024年第4期38卷 158-163页

作者：潘伶许冰冰任志英史林炜陈毅鹏福州大学机械工程及自动化学院福州350116 福州大学金属橡胶与振动噪声研究所福州350116

利用金属橡胶制备一种波纹夹芯板,通过试验和有限元分别研究结构的宏观及微观力学特性,为加快计算速率,构建有限元等效模型研究不同材料参数对结构力学性能的影响,并进行试验验证。结果表明,金属橡胶波纹夹芯板受载条件下会存在两个阶段... 详细信息

利用金属橡胶制备一种波纹夹芯板,通过试验和有限元分别研究结构的宏观及微观力学特性,为加快计算速率,构建有限元等效模型研究不同材料参数对结构力学性能的影响,并进行试验验证。结果表明,金属橡胶波纹夹芯板受载条件下会存在两个阶段:平台阶段与致密阶段,相较于传统波纹夹芯板,其平台阶段加长且吸能效果提高。结合试验和有限元发现导致这两个阶段的原因是,结构在受载条件下会存在极限载荷致使夹芯层屈曲变形从而使结构内部空隙减少,结构进一步受载达到致密阶段。通过两者的对比验证了研究结果的有效性,为金属橡胶波纹夹层板的未来设计和应用提供了指导。

关键词：金属橡胶波纹夹芯板力学特性有限元

林业汽车起重机液压缸杆密封件金属橡胶性能仿真研究

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林业机械与木工设备 2024年第2期52卷 43-46页

作者：姜英博张恒高奥林一骞钱孟豪徐国祺东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040

现阶段常见的橡胶密封圈在高温情况下易老化,在油液介质下易腐蚀,在高强度运输下易发生损坏。而主要应用于苛刻工况下密封领域的金属橡胶材料具有工作温度范围大、承载能力强、不易老化等特点。基于金属橡胶材料的优越性能,通过分析液... 详细信息

现阶段常见的橡胶密封圈在高温情况下易老化,在油液介质下易腐蚀,在高强度运输下易发生损坏。而主要应用于苛刻工况下密封领域的金属橡胶材料具有工作温度范围大、承载能力强、不易老化等特点。基于金属橡胶材料的优越性能,通过分析液压缸泄露原因,利用ANSYS分析MR组合密封件与普通O型橡胶密封性能的差异,对比不同密封件在相同边界条件下的接触应力与塑性变形,得出金属橡胶组合密封件在汽车起重机液压油缸的密封中更具有优势的结论。

关键词：起重机液压缸金属橡胶密封性能接触应力塑性变形

热环境下金属橡胶隔振结构的耗散特性及参数识别

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动力学与控制学报 2024年 88-97页

作者：伍亿赵永辉黄锐刘豪杰南京航空航天大学航空学院

由于金属橡胶的耗散特性对温度非常敏感且显著影响隔振性能,因此,开展热环境下金属橡胶隔振结构的耗散及参数识别研究十分重要.本文设计了一种双层金属橡胶隔振结构,研究了环境温度对该隔振结构耗散特性的影响规律,基于试验数据建立了... 详细信息

由于金属橡胶的耗散特性对温度非常敏感且显著影响隔振性能,因此,开展热环境下金属橡胶隔振结构的耗散及参数识别研究十分重要.本文设计了一种双层金属橡胶隔振结构,研究了环境温度对该隔振结构耗散特性的影响规律,基于试验数据建立了金属橡胶双层隔振结构的非线性本构模型.首先,在不同温度下对该隔振结构进行了一系列耗散特性试验,绘制了隔振结构在各工况下的耗散特性曲线,计算了隔振结构的耗散系数、耗散能量以及最大变形势能,分析了温度、振幅、频率对金属橡胶双层隔振结构耗散特性的作用规律.然后,使用非线性最小二乘法对隔振结构的参数进行了识别,建立了该金属橡胶隔振结构的非线性泛函本构模型,准确预测了隔振结构在各工况下的耗散特性曲线.

关键词：隔振结构金属橡胶非线性耗散特性最小二乘法

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金属橡胶夹芯柱壳结构高温阻尼减振特性

稀有金属材料与工程 2023年第3期52卷 1036-1044页

作者：吴学谦吴瑞先熊赟玲子薛新福州大学机械工程及自动化学院、金属橡胶与振动噪声研究所福建福州350116

针对金属夹芯柱壳结构在高温工况下的阻尼减振问题,提出采用具有优异耐温性能和粘弹性阻尼特性的金属橡胶材料作为夹芯阻尼层,研究内部结构参数和不同温度梯度对夹芯柱壳结构的动态力学特性影响规律。首先,采用传统金属橡胶冲压成型制... 详细信息

针对金属夹芯柱壳结构在高温工况下的阻尼减振问题,提出采用具有优异耐温性能和粘弹性阻尼特性的金属橡胶材料作为夹芯阻尼层,研究内部结构参数和不同温度梯度对夹芯柱壳结构的动态力学特性影响规律。首先,采用传统金属橡胶冲压成型制备工艺,结合真空钎焊连接工艺,实现了夹芯柱壳结构面/芯界面可靠的冶金结合,可满足整体构件持续耐高温500℃以上。其次,分析了芯层密度、面芯厚度比、梯度温度等关键参数在不同激励条件下对金属橡胶夹芯柱壳结构高温阻尼减振特性的影响,主要性能评价指标包括:割线刚度、固有频率、振动加速度级及阻尼比等。通过与等质量的非夹芯柱壳结构试验对比表明:金属橡胶夹芯柱壳结构的刚度与面板厚度、芯层密度正相关;在0~300℃范围阻尼效果随温度的上升而下降,但在300~500℃范围内呈增强趋势。

关键词：金属橡胶夹芯柱壳钎焊割线刚度阻尼减振

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金属橡胶力学性能及应用研究进展

中南大学学报（自然科学版） 2023年第1期54卷 36-52页

作者：梁睿君郝文龙陈蔚芳南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

工业生产中无处不在的振动会周期性地作用于设备,引起疲劳破坏和损伤,从而降低设备运行可靠性。金属橡胶是一种新型非连续金属材料,具有橡胶所不具有的金属性能而能够适应油污、腐蚀、高低温等恶劣环境,具有金属所不具备的橡胶性能而能... 详细信息

工业生产中无处不在的振动会周期性地作用于设备,引起疲劳破坏和损伤,从而降低设备运行可靠性。金属橡胶是一种新型非连续金属材料,具有橡胶所不具有的金属性能而能够适应油污、腐蚀、高低温等恶劣环境,具有金属所不具备的橡胶性能而能够满足高弹性、大阻尼减振隔振要求,因此在军事和民用领域均有广泛应用。首先,对近二十年国内外学者在金属橡胶的阻尼特性、本构模型和疲劳特性等力学特性方面的研究进行分析和评价;其次,对金属橡胶的内在固有因素和外部使用因素对其动静态特性的影响进行归纳和总结,综述金属橡胶力学性能在减振、降噪及复合型衍生产品方面的应用;最后,探讨金属橡胶研究中存在的问题及发展趋势。

关键词：金属橡胶本构模型静动态特性减振降噪影响因素