(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111679929.8 (22)申请日 2021.12.31 (66)本国优先权数据 202111408786.7 2021.1 1.24 CN (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 吴健翔　上官文斌　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人 周春丽 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01)G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种橡胶悬置在不同预载下动刚度的计算 方法 (57)摘要 本发明公开了一种橡胶悬置在不同预载下 动刚度的计算方法， 包括： 建立橡胶悬置三维数 学模型， 并基于橡胶悬置三维数学模 型得到橡胶 悬置的网格模 型； 将橡胶悬置的网格模型导入至 有限元软件中， 完成静力分析的有限元前处理步 骤并提交计算， 得到静力分析的结果； 根据静力 分析的结果， 将橡胶悬置的网格模 型中的网格单 元进行分组； 在分组后的网格模 型中为不同组别 的网格单元赋 予不同的材料参数； 基于分组后的 网格模型完成橡胶悬置动态特性分析的有 限元 前处理步骤并提交计算， 得到动态特性的分析结 果； 根据动态特性的分析结果， 提取出橡胶悬置 的动刚度。 本发明有效降低了计算误差， 提高动 刚度的计算精度， 满足在不同工况下悬置系统隔 振性能的精度要求。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 114372328 A 2022.04.19 CN 114372328 A 1.一种橡胶悬置在不同预 载下动刚度的计算方法， 其特 征在于， 包 含以下步骤： S1： 建立橡胶悬置三维数学模型， 并基于橡胶悬置三维数学模型得到橡胶悬置的网格 模型； S2： 将橡胶悬置的网格模型导入至有限元软件中， 完成橡胶悬置静力分析的有限元前 处理步骤并提交计算， 得到静力分析的结果； S3： 根据静力分析的结果， 将橡胶悬置的网格模型中的网格单 元进行分组； S4： 在分组后的网格模型中， 为 不同组别的网格单 元赋予不同的材 料参数； S5： 基于分组后的网格模型， 完成橡胶悬置动态特性分析的有限元前处理步骤并提交 计算， 得到动态特性的分析 结果； S6： 根据动态特性的分析 结果， 提取 出橡胶悬置的动刚度。 2.根据权利要求1所述的橡胶悬置在不同预载下动刚度的计算方法， 其特征在于， S1获 得所述橡胶悬置的网格模型的具体步骤 包括： 采用三维建模软件建立橡胶悬置三维数 学模型； 采用有限元前处理软件对橡胶悬置的三维数学模型进行网格划分， 得到橡胶悬置的网 格模型。 3.根据权利要求1所述的橡胶悬置在不同预载下动刚度的计算方法， 其特征在于， S2中 所述完成橡胶悬置静力 分析的有限元前处理步骤并提交计算， 得到静力 分析的结果， 具体 包括： 赋予单元截面的材 料属性； 分析步选择静力分析步， 并设置相应的接触条件； 模拟橡胶悬置与金属外管之间的过盈配合以及橡胶悬置施加预 载的过程； 施加预载分析步， 约束金属外管的六向 自由度； 设置橡胶悬置的网格 类型； 提交该有限元分析至服 务器进行计算， 得到静力分析的结果。 4.根据权利要求1所述的橡胶悬置在不同预载下动刚度的计算方法， 其特征在于， 所述 橡胶悬置能替换为橡胶隔振器或橡胶 密封圈。 5.根据权利要求1所述的橡胶悬置在不同预载下动刚度的计算方法， 其特征在于， 所述 S3具体包括： 根据橡胶悬置静力分析的结果， 提取出静力分析结果中所有单元节点的三个主应力σ1, σ2, σ3； 根据八面体剪应力的公式 及所述三个主应力σ1, σ2, σ3， 计算出所有单元节点的八面体剪应力； 根据公式 计算出所有单元节点的八面体剪应 变γ， 式中， G∞为准静态剪切模量； 计算出单元节点的剪应力， 由于每个网格单元含有八个单元节点， 取八个单元节点的 八面体剪应 变的最大值作为该网格单 元的剪应 变值； 根据网格单 元的剪应 变值， 将橡胶悬置的所有网格单 元分为数组；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114372328 A 2在有限元 软件中， 根据网格单 元的分组， 将同一组的网格单 元划分到一个集 合内。 6.根据权利要求5所述的橡胶悬置在不同预载下动刚度的计算方法， 其特征在于， 网格 划分的应 变数值范围依照橡胶试片动态特性试验结果决定 。 7.根据权利要求1所述的橡胶悬置在不同预载下动刚度的计算方法， 其特征在于， S4中 所述材料参数包括材料的密度、 超弹性参数与粘弹性参数， 超弹性参数选用Mooney ‑Rivlin 本构模型， 粘弹性 参数选用频域范围的参数。 8.根据权利要求7所述的橡胶悬置在不同预载下动刚度的计算方法， 其特征在于， 粘弹 性参数的实部ωRe(g*)与虚部ωIm(g*)可以用剪切存储模量Gs(ω)、 剪切损失模量Gl(ω) 和准静态剪切模量G∞表示， 其计算公式为： ωRe(g*)＝Gl(ω)/G∞,ωIm(g*)＝1‑Gs(ω)/G∞； 通过进行不同切向预应变下的橡胶试片动态特性试验粘弹性参数， 识别出不同应变下 的粘弹性 参数， 并根据应 变值将对应的粘弹性 参数赋予对应的单 元组。 9.根据权利要求8所述的橡胶悬置在不同预载下动刚度的计算方法， 其特征在于， 粘弹 性参数根据公式 及橡胶试片的动 态特性试验数据识别得到， 其中Kd为实验测得的动刚度， 为试验测得的阻尼角， 2A为试片 横截面的面积， Xin为激励振幅， ts为橡胶试片的厚度。 10.根据权利要求1 ‑9任一所述的橡胶悬置在不同预载下动刚度的计算方法， 其特征在 于， S5中所述动态特性分析的有限元 前处理步骤包括静力分析与谐响应分析， 具体为： 设置接触条件并设置预载力加载， 在静力分析步， 分别在橡胶悬置的弹性中心点施加 对应的预载， 弹性中心 点与橡胶内壁相耦合， 在谐响应分析步， 在橡胶悬置的弹性中心 点施 加位移加载或者加速度加载； 设置约束条件； 设置橡胶悬置的网格类型； 设置完成后， 提交 该有限元分析至服 务器进行计算， 得到动态特性的分析 结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114372328 A 3