囊式蓄能器橡胶球囊屈曲失稳变形研究

来源：机床与液压杂志2022年第24期北京时间：

作者：段成红，王波，罗翔鹏，李芳妍

单位：北京化工大学机电工程学院；北京化工大学机电工程学院；北京化工大学机电工程学院；北京化工大学机电工程学院

摘要：囊式蓄能器工作时以压缩橡胶球囊内部气体的形式储存能量和稳定压力变化。基于理想气体状态方程和Mooney-Rivlin超弹本构方程，采用线性摄动和显式动力分析方法对囊式蓄能器流体腔有限元模型依次进行了特征值屈曲分析和非线性后屈曲分析。结果发现：在均布液压载荷作用下，橡胶球囊出现了3个凹坑的变形形态，与实验中出现的变形一致，表明产生3个凹坑变形原因是橡胶球囊发生了屈曲失稳；显式动力分析方法解决了橡胶大变形存在的计算收敛差、计算效率低等问题，为橡胶材料三维实体模型大变形模拟提供了一个良好的仿真方法；橡胶球囊流体腔模型腔体体积与腔内压力呈近似反比例关系，与理想气体绝热方程吻合，表明采用流体腔模拟橡胶球囊内部气体腔具有可靠性。

关键词：囊式蓄能器;超弹材料;屈曲失稳;有限元分析

基金资助：河北省自然科学基金项目(E2020402060)