金属橡胶的力学性能研究

金属橡胶的诸多优点使其在很多领域得到应用。当前，金属橡胶在减振缓冲领域的应用最为广泛，国内外学者对金属橡胶的力学特性做了大量研究，取得了丰硕的科研成果。

1.力学特性实验研究

力学特性实验研究主要集中在刚度特性、阻尼特性、扫频、冲击、疲劳寿命等方面。其中，金属橡胶刚度特性、阻尼特性的研究方面成果最为显著。

金属橡胶刚度特性研究成果主要包括金属橡胶非线性刚度特性实验研究，金属丝材质、金属丝直径、螺旋卷直径、相对密度、预压缩载荷等对刚度特性的影响研究［23-28］。

金属橡胶的阻尼特性研究成果主要包括阻尼特性实验研究，金属丝截面形状、金属丝直径、金属丝材质、相对密度、温度、元件构型尺寸、载荷幅值、频率、多维载荷、预压缩量、外部约束等对材料阻尼特性的影响研究［29-33］。

金属橡胶制品的减振特性与刚度、阻尼都相关，一些学者对金属橡胶进行扫频实验，绘制传递率曲线，用传递率曲线对材料的减振性能进行描述［34-36］。

抗冲击实验表明，金属橡胶材料具备优良的抗冲击性能，金属橡胶经过若干次冲击后性能趋于稳定，适合作为缓冲材料多次使用［37-40］。

疲劳实验表明，动载荷长期加载使金属橡胶材料内部金属丝局部断裂和磨损，细观累计损伤最终体现为宏观弹性、阻尼性能的衰退，金属丝断裂与冷拔拉过程产生的孔洞有关，材料疲劳寿命会受到预紧量、振幅、频率、金属丝直径、相对密度、环境温度等因素的影响［41-47］。(www.xing528.com)

2.动力学模型研究

目前，用于描述具有类似金属橡胶干摩擦阻尼特性的迟滞系统的数学模型中最具代表性的为理想干摩擦模型、双折线模型、一阶非线性微分方程模型以及迹法模型等。双折线模型常被用来描述金属橡胶的宏观动力学特性，模型中用非线性刚度、黏性阻尼、干摩擦滞迟环节的并联对金属橡胶元件的力学性能进行描述，以该模型为基础，众多学者对材料的动力学特性进行了深入研究［48-60］。

3.细观力学模型研究

宏观动力学模型虽然可以较好地对系统的动力学特性进行研究，但并不能从细观上解释材料的力学特性，所得的动力学模型一般不包含材料的工艺参数，对指导材料设计、揭示材料力学特性的细观机理作用有限。因此，众多学者对材料的细观力学特性进行研究，建立了一系列细观力学模型。细观力学模型包含一定的金属橡胶结构工艺参数，可以在一定程度反映材料变形的物理本质。

国外，俄罗斯萨马拉国立航空航天大学专家们采用现象学方法建立了金属橡胶的细观模型，主要包括接触作用模型、角锥模型、悬臂梁模型等［2］。

国内，金属橡胶细观力学模型研究也取得了一些成果，主要包括小曲梁、微弹簧、多孔材料、离散结构单元、数值模型等［61-70］，这些模型为开展金属橡胶的进一步研究奠定了理论基础。