Dynamische Modellierung und nichtlineare mechanische Eigenschaften von hutförmigem Metallgummi

Metallgummimaterialien sind bekannt für ihre einzigartigen nichtlinearen mechanischen Eigenschaften, insbesondere als spezialisierte vibrationsdämpfende Elemente in rauen Umgebungen. Um die Anforderungen an Steifigkeit und Dämpfungsleistung für Mehrfreiheitsgrad-Schwingungsisolationsplattformen zu erfüllen, wird hutförmiger Metallgummi (HSMR), eine neuartige Art von weichen Materialien und Strukturkomponenten mit multidirektionaler Dämpfungsfähigkeit, entwickelt. Das dynamische Modell, das mit nichtlinearer elastischer Feder, nichtlinearem viskosem Dämpfer und hysteretischem Coulomb-Dämpfer verknüpft ist, wird entwickelt. Der Orthogonal-Least-Squares-(OLS)-Algorithmus wird für die Parameteridentifikation auf Basis dynamischer Tests eingesetzt. Die dynamischen mechanischen Eigenschaften und die Energieabsorption von HSMR bei unterschiedlichen Dichten (4,7–5,6 g/cm³) und Neigungswinkel der Seitenwand (60°–80°) werden mittels experimenteller und numerischer Methoden untersucht. Basierend auf den experimentellen Ergebnissen wird erstmals ein Koeffizientenmodell des dynamischen Modells in Bezug auf Dichte und äußere Abmessungen (Neigungswinkel der Seitenwand) erstellt. Dies erleichtert weiter die Konstruktion eines verbesserten universellen dynamischen Modells. Die Ergebnisse zeigen, dass die theoretischen Vorhersagen des verbesserten universellen dynamischen Modells gut mit den experimentellen Ergebnissen übereinstimmen. Der Fehler im vorhergesagten Kraftbereich ist wesentlich geringer als die Reaktionskraft des Modells. Dies zeigt, dass das Modell eine beeindruckende Genauigkeit bei der Erfassung des nichtlinearen mechanischen Verhaltens besitzt. Diese Forschung bietet eine alternative theoretische Grundlage zur Verbesserung der Universalität des dynamischen Modells mit dem Potenzial, sich positiv auf verwandte ingenieurtechnische Anwendungen auszuwirken.