聚氨酯缓冲装置的设计与优化匹配研究

摘要

聚氨酯作为缓冲装置,由于具有结构紧凑、经济、便于加工制作等优点而应用于机械行业、汽车行业和轻工业,特别是在中小型电动缸中使用得尤为广泛。本文致力于研究聚氨酯缓冲装置的作用过程,并对其结构尺寸进行优化设计。
　　本文主要分为三个部分。首先,分析了非线性材料的超弹性特点以及本构模型,开展了聚氨酯材料的力学性能实验研究,完成了压缩试验和剪切试验两个典型试验,获得了聚氨酯材料的物理参数。然后,根据所得到的试验数据,构建了聚氨酯材料缓冲器的仿真模型,并使用ABAQUS有限元仿真软件,对聚氨酯材料的力学特性进行了仿真研究,将仿真结果与试验结果进行对比分析,验证了仿真模型的正确性。基于仿真模型,对聚氨酯缓冲器在冲击载荷作用下的缓冲特性进行了仿真研究,获得了满足典型质量负载不同最大减加速度条件的聚氨酯缓冲垫的外形尺寸。最后,对仿真得到的数据进行处理,得到了满足缓冲过程中最大减加速度且用料最小的聚氨酯缓冲垫的外形尺寸并建立了数据库,基于VC++软件平台编写应用软件,实现了输入运动平台负载等限制条件就能直接得出最优尺寸聚氨酯材料缓冲垫的功能。

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1 概述

1.1课题来源及研究意义

1.2国内外缓冲器发展现状

1.3论文主要研究内容

2 聚氨酯材料的本构模型及力学实验

2.1聚氨酯材料的本构关系

2.2聚氨酯材料的超弹性力学特点

2.3常用非线性材料的本构关系及比较

2.3.1多项式形式本构模型

2.3.2Mooney-Rivlin形式和Neo-Hookean形式的本构模型

2.3.3 Yeoh本构模型

2.3.4 Ogden形式本构模型

2.3.5 Arruda-Boyce形式本构模型

2.3.6 Van der Waals模型

2.4聚氨酯材料力学试验

2.4.2标准剪切试验

2.4.3环形试样非标准力学试验

3 聚氨酯材料缓冲特性的仿真研究

3.1聚氨酯力学特性的软件仿真

3.1.1 标准压缩试验仿真

3.1.2标准剪切试验软件仿真

3.2 聚氨酯材料缓冲垫动态性能仿真

4聚氨酯材料缓冲器优化设计与软件编写

4.1聚氨酯材料缓冲器优化

4.2聚氨酯缓装置优化匹配程序编写

5 总结

5.1全文总结

5.2课题展望

致谢

参考文献

附录