風(fēng)電橡膠彈性支座動(dòng)態(tài)承載特性研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行時(shí)由于振動(dòng)所導(dǎo)致的噪聲、零部件磨損等問題是工程技術(shù)上急需避免的，橡膠材料制品以其小質(zhì)量、大承載等特點(diǎn)成為風(fēng)電機(jī)組中不可或缺的減振降噪部件，主要起到支撐、減振的作用。由于其工作環(huán)境比較惡劣，工況復(fù)雜多變，合理評(píng)估其動(dòng)態(tài)承載性能對(duì)橡膠彈性元件的工程設(shè)計(jì)至關(guān)重要。經(jīng)典的機(jī)械振動(dòng)理論主要采用彈簧和粘壺來表示減振器或隔振器的承載與阻尼性能，用于表征橡膠彈性元件的動(dòng)態(tài)承載力學(xué)性能時(shí)，由于其兼具承載特性與阻尼特性，且其承載特性與阻尼

2、特性呈現(xiàn)非線性特征，還需要做更深入的研究。本文研究橡膠彈性元件的動(dòng)態(tài)承載力學(xué)性能，對(duì)合理設(shè)計(jì)、使用橡膠彈性減振元件，為工程設(shè)計(jì)提供技術(shù)指導(dǎo)，具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組橡膠彈性支座為對(duì)象，對(duì)其動(dòng)態(tài)承載性能進(jìn)行研究，主要做了以下三方面的工作：
　　首先，本文分析了橡膠彈性元件動(dòng)、靜態(tài)承載性能形成的機(jī)理—能量損耗與蠕變，基于機(jī)械振動(dòng)理論，引入復(fù)剛度概念，依據(jù)達(dá)朗貝爾原理建立了風(fēng)電減振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型；以風(fēng)電橡膠彈性支座

3、為對(duì)象，分析橡膠材料在交變載荷下的承載特性與減振機(jī)理，導(dǎo)出了橡膠彈性元件復(fù)剛度的表達(dá)式，表征橡膠彈性元件的非線性承載和阻尼特性，合理地描述了橡膠彈性元件的動(dòng)態(tài)承載性能，并將復(fù)剛度的實(shí)部參量定義為彈性剛度，區(qū)別于經(jīng)典振動(dòng)系統(tǒng)模型中的靜剛度；采用國(guó)標(biāo)GB/T15168-94《振動(dòng)與沖擊隔離器性能測(cè)試方法》中的橢圓法則，獲得了復(fù)剛度表達(dá)式中彈性剛度與阻尼因子的計(jì)算方法。
　　其次，依據(jù)橡膠彈性支座動(dòng)態(tài)承載性能的復(fù)剛度理論，分析影響橡膠彈

4、性元件動(dòng)態(tài)承載性能的機(jī)械載荷因素，基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，分別以機(jī)械載荷的頻率、振幅及預(yù)載為實(shí)驗(yàn)因素，對(duì)橡膠彈性支座進(jìn)行動(dòng)態(tài)承載性能試驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析彈性剛度、阻尼因子與頻率、振幅及預(yù)載荷相關(guān)性，并采用方差和極差對(duì)實(shí)驗(yàn)影響因素的顯著性進(jìn)行識(shí)別，結(jié)果表明：橡膠彈性支座動(dòng)態(tài)承載性能影響因素的顯著性依次為載荷頻率、載荷幅值、預(yù)載荷。
　　然后，基于橡膠材料超彈性本構(gòu)理論，采用ABAQUS有限元分析軟件，結(jié)合橡膠材料基礎(chǔ)力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，選擇三

5、種超彈性本構(gòu)模型—Mooney-Rivlin、Ogden、Van der Waals進(jìn)行參數(shù)擬合，獲得了模型參數(shù)；利用ABAQUS有限元軟件建立了橡膠彈性支座的軸對(duì)稱有限元模型，對(duì)橡膠彈性支座的動(dòng)態(tài)承載特性進(jìn)行數(shù)值模擬，并將橡膠彈性支座的彈性剛度與阻尼因子的模擬計(jì)算結(jié)果與動(dòng)態(tài)承載特性試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)論表明：對(duì)于壓剪變形載荷工況，適合選用Van der Waals模型；Mooney-Rivlin模型適合中、小變形載荷工況；而Ogd