第21卷第1期2008年2月振动工程学报JournalofVibrationEngineeringV01.21No.1Feb.2008橡胶减振器非线性动态特性的试验研究韩德宝,宋希庚,薛冬新(大连理工大学内燃机研究所,辽宁大连116024摘要:采用电动振动台对橡胶减振器的非线性动态特性进行了试验研究,利用正逆傅立叶变换对试验数据进行了处理。建立了橡胶减振器的动力学模型,运用Runge—Kutta法和模型曲线重构法论证了模型对单一工况参数识别的有效性。利用该模型对试验工况逐一进行识别,得到了不同工况下橡胶减振器的刚度和阻尼。分析发现识别的刚度和阻尼与振幅和频率之间呈曲面关系,表明橡胶减振器在较大振幅下的动态特性已不能用简单的曲线来描述。关键词:橡胶;减振器;动态特性;参数识别;Runge—Kutta法・,:TQ336.42;0323文献标识码:A:1004—4523(20080170102—05引言橡胶材料由于特殊的微观结构而兼具粘性液体和弹性固体的特性,在产生动态应力一应变时,一部分能量像势能一样贮存起来,另一部分能量则被转化成热能耗散掉,通过这种能量的转化和消散达到良好的减振降噪效果[1]。橡胶减振器以高阻尼为主要特征,阻尼比可高达0.2--一0.3,能有效地抑制各向的振动和冲击,而且结构紧凑、工艺性好,可以根据设备的安装要求,硫化成任意的结构形式,目前橡胶减振器依然是一些设备隔振设计时的首选类型[2]。由于橡胶材料的动态特性与材料配方、环境温度、振动幅值和振动频率等因素有关,而且实验可重复性差,对它的动态特性的了解还很不充分[3“]。已有的橡胶非线性动态特性的研究只是在小变形的情况进行的[5],而在实际工程应用中,橡胶减振器不可能仅停留在小变形工况下,大变形工况不可避免,本文对橡胶减振器处于较大变形下的动态特性进行试验,研究了其刚度和阻尼的变化规律。1橡胶减振器的动态特性试验I.1试验装置与方法f.f为了准确掌握橡胶减振器较大变形的动态特性,设计了橡胶减振器动态试验装置,如图1所示。减振器的橡胶部分尺寸为j2f30×30mm,其硬度为邵氏65(A。将减振器的上部与力传感器相连,力传收稿日期:2007—05—26;修订日期:2007—10—29感器固定在一刚度很大的固定横梁上,减振器的下部与振动台的激振头相连。试验系统由力传感器、加速度传感器、电荷放大器、数据采集板、计算机和电动振动台组成。采用丹麦BK公司的TV50101型电动振动台,其特点是工作频带宽,振动波形好,可以满足5Hz以上的各频段试验要求,而且可以不停机自动调节振幅大小和连续无级改变频率,并能定振扫频;力传感器为美国朗斯公司的LC0501压电.石英力传感器,量程为拉1kN、压5kN;两个加速度传感器为丹麦BK公司生产的4368,将其布置在激振头上,一个用于控制激振器的振动信号,另一个利用电荷放大器上的位移档采集减振器的位移信号。将采集的恢复力和加速度信号输送到丹麦BK公司生产的两个2635型电荷放大器,信号经放大器放大后,输入美国NI公司研发的DAQPad一6070Eforwirefire多通道数据采集装置,通过1394卡实现信号采集与计算机的链接,并将数据存于计算机中以备接下来的分析使用。l熟h厂———————小赢翮I放大器h广——————————————————叫振动控制I宁II固定梁广]I系统l振动控制盒T功率放大器T励磁系统振动台电荷放大器电荷放大器图1试验结构框图数据采集系统数据处理系统计算机万方数据第l期韩德宝,等:橡胶减振器非线性动态特性的试验研究1031.2试验信号的采集与处理采用正弦波位移激励法对橡胶减振器的动态特性进行测试,试验的频率为10~30Hz,振幅分别为2.25,3,3.5,4,6,7mm。经传感器标定、试验系统的连接安装调试后进行试验,得到不同工况下的恢复力一时间、位移一时间历程曲线。频率10Hz振幅2.25mm的恢复力和位移时间序列曲线由图2(a和(b示出,图中可见恢复力一时间曲线的毛刺较多,峰值起伏较明显,由此可推断采得的恢复力信号中包含其它频率成分。而位移波形看起来光滑平整,可能不包含其它频率成分。为了对波形的成分进行分析,用FFT变换将两列波由时域转换到频域,其频谱图如图2(c和(d所示,从位移谱中可见,在整个频域中只有一个频率存在,并与施加的激励频率相同,说明位移信号中不存在其它频率成分。而从恢复力谱中可见,除了10Hz的主激励外,在频率50,i50...