橡胶材料的分数导数型本构模型研究及动力学应用

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jinying5322446
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通常APU与飞机之间通过隔振器隔离两者之间振动和相互影响。高阻尼橡胶材料属于粘弹性材料,被广泛地应用于隔振器之中。传统的粘弹性模型在预测橡胶的动力学响应时显得很不精确,分数导数被广泛地应用于橡胶的动力学建模之中。本文利用分数导数对橡胶进行动力学本构建模,并围绕其本构模型进行动力学特性分析。本文的主要工作内容和结论有:1)根据Riemann-liouville分数导数基本理论推导了四参数分数导数模型的相关表达式,接着基于四参数分数导数模型又推导了APU橡胶隔振器的三维分数导数本构模型。2)设计了橡胶双剪切型试片和试验台架,对橡胶试片进行了动刚度试验,依据试验数据利用最小二乘法进行拟合。拟合结果发现,四参数分数导数模型与试验数据更加吻合。3)通过Grünwald分数导数理论以及四参数分数导数本构模型,对APU隔振器进行了有限元分析,编写了有限元求解程序。4)对APU隔振器进行振动特性试验,采集响应数据,将试验结果与有限元仿真计算结果进行比对分析。通过分析发现,本文有限元程序基本上可以比较精确的预测APU橡胶隔振器的动力学响应。5)建立了橡胶隔振器冲击型非线性分数导数运动微分方程,并进行数值求解。根据冲击试验结果,利用最小二乘法进行拟合,确定方程中的未知参数,拟合结果发现,冲击型非线性模型可以比较精确地预测APU隔振器的冲击响应。本文的研究为橡胶材料的动力学特性研究打下基础,提供了一种比较精确的预测APU橡胶隔振器动力学响应特性的方法。
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