金属橡胶材料高温力学行为试验与模拟研究

Nowadays novel efficient damping materials are urgently needed in the field of aeronautics, astronautics, naval vessels and sophisticated weapons. Metal rubber (MR) is a novel kind of high damping material. Because of its peculiar manufacturing technology, MR has many better properties than the viscoelastic damping materials, smart damping materials and high damping alloy. This project mainly aims at the mechanical behaviors of MR under elevated temperature and the evaluating method of its durability. Through establishing the elevated-temperature mechanical experimental platform with high precision, the test method and evaluating method of viscoelasticity-plasticity, creep, fatigue and damage mechanism of MR material under elevated temperature are studied, during which time the test data and curves are also obtained. Based on the research above, the constitutive relationship, creeping model, fatigue-life predicting model and structural optimized method of MR under elevated temperature are established. This research can provide test and theoretical basis for the performance analysis, optimized design and reliability assessment of MR material and structure during engineering design.

发展新型的高效阻尼材料是先进高性能航空航天、舰艇船舶等尖端武器装备研制的迫切需求。金属橡胶材料是应运而生的一种功能性高效阻尼材料，因特殊的制造工艺具有常用的粘弹性阻尼材料、智能型阻尼材料和高阻尼合金等无法比拟的优良性能。本项目以新型高效阻尼材料-金属橡胶材料为对象，研究金属橡胶材料的高温力学性能、耐久性以及评价方法。通过建立高精度的高温力学实验平台，研究金属橡胶材料高温粘弹-塑性、蠕变、疲劳和损伤机理的试验测试方法和力学行为评价方法，得到金属橡胶材料高温非线性应力-应变关系、蠕变变形和疲劳行为的试验数据和曲线。在此基础上，建立准确的金属橡胶材料高温非线性应力应变本构模型、蠕变模型和疲劳寿命模型和金属橡胶高温构件的结构优化设计方法。为金属橡胶材料/结构在工程应用中的性能分析、优化设计和可靠性评估提供试验和理论依据。

为满足高性能航空航天、舰船潜艇等战略装备严苛环境中振动控制要求，发展了具有优良阻尼性能及高环境适应性的新型高效阻尼材料—金属橡胶材料。本项目以金属橡胶为对象，开展了高温力学性能、耐久性以及评价方法相关研究。通过建立高精度的高温力学实验平台，研究了金属橡胶材料高温粘弹-塑性、蠕变、疲劳和损伤机理的试验测试方法和力学行为评价方法，得到了金属橡胶材料高温非线性应力-应变关系、蠕变变形和疲劳行为的试验数据和曲线。在此基础上，建立了准确的金属橡胶材料高温非线性应力应变本构模型、蠕变模型和疲劳寿命模型和金属橡胶高温构件的结构优化设计方法。为金属橡胶材料/结构在工程应用中的性能分析、优化设计和可靠性评估提供了试验和理论依据。.在计划时间内，申请人圆满完成了《项目计划任务书》中规定的研究目标和研究任务，达到了各项考核指标。在基金资助下，对金属橡胶材料高温力学行为研究得以深入系统开展，取得丰硕研究成果，得到国内外学者的关注，并实现向工业应用领域的成功转化。相关研究成果共计发表文章12篇，其中SCI文章7篇（JCR Q1区5篇），EI文章3篇，包括金属材料顶级期刊“Acta Materialia”、“Smart Materials and Structures”，以及机械振动领域顶级期刊“Journal of Sound and Vibration”。在理论与试验研究基础上，实现了向工业领域的成功应用转化，申请人为我国三、四代机多个型号研制的金属丝衬垫，有效解决了在复杂载荷作用下发动机外传动系统的振动抑制难题。.