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第一篇 金属橡胶概论3

第1章 绪论3

1.1 金属橡胶概念3

1.2 金属橡胶成型工艺概述4

1.3 金属橡胶主要应用领域概述6

1.4 金属橡胶研究概况7

1.4.1 金属橡胶制备工艺技术研究概况7

1.4.2 金属橡胶性能表征理论研究概况8

1.4.3 金属橡胶工程应用技术理论研究概况10

1.4.4 金属橡胶工程应用概况12

参考文献13

第二篇 金属橡胶制备技术21

第2章 制备金属橡胶的金属丝21

2.1 金属丝牌号选择21

2.1.1 弹簧钢丝的分类及使用特性21

2.1.2 化学成分对不锈钢的组织和性能的影响22

2.1.3 金属橡胶原材料——奥氏体不锈钢丝24

2.2 金属丝冷拉拔工艺26

2.2.1 钢丝拉拔时受力分析26

2.2.2 拉拔变形区内金属流动特点27

2.2.3 金属的不均匀流动和应力的不均匀分布对金属丝性能的影响28

2.3 冷拉拔金属丝微观组织结构29

参考文献31

第3章 金属丝螺旋卷绕制技术32

3.1 半自动有芯轴螺旋卷绕制32

3.1.1 半自动有芯轴螺旋卷绕制设备32

3.1.2 丝线张力测量系统34

3.1.3 引线角β计算35

3.1.4 缠绕参数对螺旋卷成型质量的影响36

3.2 数控无芯轴螺旋卷绕制41

3.2.1 数控无芯轴螺旋卷绕制设备41

3.2.2 螺旋卷成型过程中金属丝表面损伤机理与润滑介质选择42

3.2.3 螺旋卷成型工艺参数的优化45

参考文献47

第4章 金属橡胶毛坯制备技术48

4.1 传统手工铺砌毛坯技术48

4.2 数控螺旋卷缠绕毛坯技术48

4.3 数控螺旋卷铺设毛坯技术49

4.4 数控金属丝编织-嵌槽毛坯技术51

参考文献52

第5章 金属橡胶冲压成型技术53

5.1 冲压模具设计53

5.1.1 大尺寸长方体金属橡胶冲压模具53

5.1.2 大尺寸薄壁圆环状金属橡胶冲压模具54

5.1.3 异形金属橡胶冲压模具55

5.2 冲压工艺设计57

5.3 影响金属橡胶冲压成型质量的因素58

参考文献59

第6章 金属橡胶后期处理技术60

6.1 金属橡胶制品的振动稳定60

6.2 金属橡胶制品的热处理稳定60

6.2.1 回火温度对金属橡胶制品宏观结构尺寸的影响61

6.2.2 回火温度对金属橡胶制品力学性能的影响62

6.2.3 回火温度对不锈钢丝微观组织的影响64

参考文献68

第7章 金属丝高温抗氧化涂层工艺技术69

7.1 高温抗氧化涂层方法69

7.2 表面铝涂层处理70

7.2.1 表面预处理71

7.2.2 料浆法涂层71

7.2.3 粉末固渗法73

7.2.4 热浸镀铝法76

7.3 表面钝化法79

7.4 不同高温抗氧化涂层工艺分析82

参考文献82

第8章 制备金属橡胶的非圆截面丝热轧制技术83

8.1 非圆截面金属丝热轧设备83

8.1.1 热轧制原理84

8.1.2 轧制过程中温度控制85

8.1.3 轧辊设计86

8.2 轧制过程中金属丝的受力及变形分析88

8.2.1 轧制过程的理论分析88

8.2.2 轧制过程的有限元分析90

8.3 轧制工艺参数对三角型不锈钢丝微观组织的影响95

8.3.1 试件与测试方法95

8.3.2 轧制成型三角型不锈钢丝的显微组织95

8.3.3 轧制成型三角型不锈钢丝内部孔洞体积分数的测定98

8.3.4 轧制成型三角型不锈钢丝的物相分析98

8.4 轧制工艺参数对三角型不锈钢丝力学性能的影响103

8.4.1 轧制成型三角型不锈钢丝拉伸实验103

8.4.2 轧制成型三角型不锈钢丝硬度实验106

8.4.3 不锈钢丝冷轧成型过程的强化108

8.4.4 三角型不锈钢丝不同温轧或热轧温度对其力学性能的影响109

参考文献110

第9章 金属橡胶电脉冲放电强化工艺技术111

9.1 基于LabVIEW虚拟测控技术的电脉冲放电设备设计111

9.1.1 电脉冲放电设备组成112

9.1.2 电脉冲放电设备工作原理114

9.2 金属橡胶电阻特性114

9.2.1 金属橡胶组织结构特征与宏观电阻形成114

9.2.2 金属橡胶电阻规律实验研究115

9.3 金属橡胶熔焊机理123

9.3.1 金属橡胶熔焊方法123

9.3.2 电阻焊电源129

9.3.3 脉冲电源产生的趋肤效应130

9.4 金属橡胶烧结质量评估133

9.4.1 常见电阻焊焊接质量评估方法133

9.4.2 基于动态电阻变化率的金属橡胶烧结质量评估方法136

9.5 金属橡胶电脉冲放电强化实验139

9.5.1 实验设备及元件139

9.5.2 实验过程与结果分析140

参考文献141

第三篇 金属橡胶性能表征理论145

第10章 金属橡胶力学性能实验研究145

10.1 拉伸实验145

10.2 压缩实验147

10.3 剪切弯曲实验148

10.4 松弛实验149

10.5 金属橡胶力学特性150

参考文献151

第11章 金属橡胶压缩性能研究152

11.1 金属橡胶压缩变形典型载荷-变形曲线152

11.1.1 不同变形阶段及其特征152

11.1.2 加卸载曲线特征及其能量耗散153

11.1.3 不同变形阶段的相对滑动模式154

11.2 金属橡胶压缩变形时微观滑移实验研究155

11.2.1 微位移加载装置设计155

11.2.2 金属橡胶线匝滑移现象捕捉157

11.2.3 金属橡胶不同变形阶段线匝滑移特征157

11.3 金属橡胶压缩变形微观物理机制159

11.4 金属橡胶工艺参数对压缩性能的影响160

11.4.1 相对密度-ρMR的影响161

11.4.2 厚度h的影响161

11.4.3 材质（E、 G）的影响162

参考文献163

第12章 金属橡胶本构模型研究164

12.1 金属橡胶压缩变形本构模型研究方法164

12.2 基于微弹簧组合的金属橡胶压缩变形本构模型164

12.2.1 金属橡胶细观结构特征164

12.2.2 金属橡胶压缩变形本构模型165

12.2.3 模型的实验研究169

12.3 基于变长度悬臂曲梁的金属橡胶本构模型172

12.3.1 金属橡胶细观变形模型172

12.3.2 金属橡胶宏观变形本构模型175

12.3.3 金属橡胶试件压缩实验及模型验证176

参考文献177

第13章 金属橡胶阻尼表征方法研究178

13.1 工程中材料阻尼的表征方法178

13.1.1 阻尼的本质与表征参量178

13.1.2 阻尼的测试方法179

13.2 金属橡胶阻尼耗能机理183

13.3 金属橡胶等效阻尼损耗因子的计算方法184

13.3.1 基于黏弹等效原理的计算方法184

13.3.2 直接计算耗能与最大弹性势能的计算方法186

13.4 金属橡胶阻尼损耗因子测试188

13.4.1 金属橡胶试件拉伸—压缩变形时损耗因子188

13.4.2 金属橡胶阻尼结构损耗因子189

参考文献193

第14章 金属橡胶内部线匝摩擦磨损研究194

14.1 线匝接触点描述及摩擦学研究方法194

14.1.1 微动单元概念194

14.1.2 摩擦学研究设计195

14.2 疲劳实验与钢丝对磨参数确定195

14.2.1 试件制备与实验设计195

14.2.2 实验结果与分析196

14.2.3 钢丝对磨实验参数确定197

14.3 实验用不锈钢丝表面激光扫描共焦（LSCM）观察与分析198

14.4 钢丝对磨实验199

14.4.1 实验设计199

14.4.2 摩擦系数曲线分析200

14.4.3 磨损痕迹的激光扫描共焦分析201

14.4.4 磨损痕迹的SEM分析204

参考文献204

第15章 金属橡胶内部线匝疲劳断裂研究205

15.1 疲劳实验设计及实验结果205

15.1.1 疲劳实验后金属橡胶试件的破坏分析205

15.1.2 疲劳实验后不锈钢丝的微观组织观察205

15.2 钢丝微裂纹扩展演化机理与影响因素分析207

15.2.1 微裂纹扩展演化机理207

15.2.2 影响微裂纹扩展的因素分析208

15.3 钢丝疲劳断口形貌特征210

15.3.1 室温（25℃）钢丝疲劳断口分析210

15.3.2 高温（300℃）和低温（-70℃）钢丝疲劳断口分析212

15.4 疲劳老化时金属丝断裂机理213

参考文献215

第16章 金属橡胶疲劳损伤与表征方法研究216

16.1 金属材料的疲劳破坏特性与表征216

16.1.1 裂纹的生成与演化过程216

16.1.2 疲劳破坏特点与影响因素217

16.1.3 疲劳破坏表征方法217

16.2 纤维增强复合材料的疲劳损伤特性与表征218

16.2.1 损伤的生成与演化过程218

16.2.2 疲劳破坏表征方法219

16.3 金属橡胶的疲劳损伤特性与表征220

16.3.1 金属橡胶的疲劳损伤特性220

16.3.2 金属橡胶疲劳损伤表征参量222

16.3.3 金属橡胶疲劳损伤实验223

16.3.4 金属橡胶疲劳损伤表征227

参考文献231

第17章 金属橡胶高／低温环境力学行为233

17.1 温度对不锈钢丝物理机械性能的影响233

17.1.1 温度对不锈钢丝组织及力学性能的影响233

17.1.2 温度对不锈钢丝微动摩擦性能的影响234

17.1.3 不锈钢丝的热胀冷缩对金属橡胶的影响235

17.2 金属橡胶高／低温环境弹性变形与阻尼耗能特性236

17.2.1 试件及实验系统236

17.2.2 高温环境实验237

17.2.3 低温环境实验242

17.3 金属橡胶高／低温环境疲劳损伤实验247

17.3.1 实验设计247

17.3.2 实验迟滞回线247

17.3.3 疲劳损伤表征248

17.3.4 疲劳损伤特性250

参考文献251

第18章 金属橡胶海洋腐蚀环境力学行为252

18.1 海洋腐蚀对不锈钢丝物理机械性能的影响252

18.1.1 海洋环境下不锈钢材料的腐蚀行为252

18.1.2 海洋环境腐蚀对不锈钢丝组织及力学性能的影响254

18.1.3 海洋环境腐蚀对不锈钢丝微动摩擦性能的影响254

18.2 海洋腐蚀环境下金属橡胶阻尼耗能特性实验研究255

18.2.1 实验试件与实验系统255

18.2.2 金属橡胶试件静态腐蚀实验及结果256

18.2.3 金属橡胶试件腐蚀—加载交替实验及结果261

18.2.4 实验结论266

18.3 海洋腐蚀环境下金属材料疲劳损伤特性研究267

18.3.1 金属橡胶海洋腐蚀环境动态盐雾实验系统设计267

18.3.2 海洋腐蚀环境下金属橡胶动态加载疲劳实验研究269

18.3.3 海洋腐蚀环境下金属橡胶疲劳损伤特性的表征与失效判据275

参考文献280

第四篇 金属橡胶工程应用技术理论283

第19章 金属橡胶空间网状结构的参数化模型及性能预测283

19.1 金属橡胶空间网状结构模型研究283

19.1.1 空间网状结构建模时的基本假设283

19.1.2 二维铺设毛坯模型284

19.1.3 三维卷绕毛坯模型285

19.1.4 三维卷绕毛坯冲压模型288

19.1.5 三维卷绕毛坯模型考核289

19.2 基于三维空间参数化模型的金属橡胶关键性能预报291

19.2.1 金属橡胶制品相对密度ρ的预报291

19.2.2 金属橡胶内部线匝接触点数及阻尼耗能定性预报292

19.2.3 金属橡胶弹性变形特性预报294

参考文献296

第20章 金属橡胶隔振器实验研究与动力学建模297

20.1 金属橡胶隔振器实验研究297

20.1.1 金属橡胶隔振系统振动台实验297

20.1.2 金属橡胶元件电液伺服材料试验机实验299

20.2 金属橡胶隔振系统及元件非线性特征的物理机制303

20.2.1 记忆恢复力z （t）的Fourier级数展开303

20.2.2 频率响应曲线弯曲跳跃的解释305

20.2.3 变刚度、变阻尼特性的解释310

20.2.4 迟滞回线随变形幅度、频率变化的解释314

20.3 金属橡胶隔振器非线性泛函本构关系与动力学建模316

20.3.1 非线性泛函本构关系316

20.3.2 动力学建模316

参考文献321

第21章 金属橡胶隔振器参数识别方法Ⅰ322

21.1 拉-压对称金属橡胶隔振器参数识别方法322

21.1.1 非线性泛函本构关系及单值支选取322

21.1.2 非线性泛函本构关系级数展开324

21.1.3 参数识别方法336

21.2 拉-压非对称金属橡胶隔振器参数识别方法347

21.2.1 金属橡胶隔振器结构及非线性泛函本构关系347

21.2.2 非线性泛函本构关系级数展开350

21.2.3 参数识别352

21.3 金属橡胶隔振垫参数识别方法360

21.3.1 金属橡胶隔振垫及非线性泛函本构关系360

21.3.2 非线性泛函本构关系级数展开及参数识别361

参考文献362

第22章 金属橡胶隔振器参数识别方法Ⅱ363

22.1 拉-压对称／非对称结构迟滞回线及非线性泛函本构关系363

22.1.1 迟滞回线363

22.1.2 非线性泛函本构关系363

22.2 对称结构参数的分离识别方法364

22.2.1 迟滞回线多项式拟合364

22.2.2 黏性阻尼系数c和滑移时记忆恢复力zs分离识别365

22.2.3 滑移极限ys分离识别365

22.2.4 非线性弹性恢复力Fk识别366

22.3 非对称结构参数的分离识别方法367

22.3.1 迟滞曲线多项式拟合367

22.3.2 参数分离识别368

22.4 参数识别数值模拟实验研究368

参考文献369

第23章 金属橡胶隔振器参数识别方法Ⅲ370

23.1 非线性泛函本构关系及迟滞回线分解370

23.2 参数识别372

23.2.1 黏性阻尼系数c及滑移时的恢复力zs分离识别372

23.2.2 滑移极限ys及滑移前线性刚度ks分离识别373

23.2.3 非线性弹性恢复力的刚度系数k1 、 k3分离识别373

23.3 参数识别实验374

参考文献375

第24章 金属橡胶隔振器参数识别方法Ⅳ376

24.1 非线性本构关系及迟滞曲线分解376

24.2 参数识别377

24.2.1 各工况（A， f）下参数识别377

24.2.2 k1 （A）、k3 （A）、c （A，f）、α （A， f）识别377

24.3 模型验证380

参考文献382

第25章 金属橡胶隔振系统响应计算方法383

25.1 金属橡胶隔振器本构关系及系统力学模型383

25.2 金属橡胶隔振器等效黏性阻尼系数c383

25.3 金属橡胶隔振系统响应计算385

25.3.1 积极隔振系统响应计算385

25.3.2 消极隔振系统响应计算386

25.4 解析解与数值解的比较388

25.4.1 积极隔振388

25.4.2 消极隔振389

参考文献390

第26章 金属橡胶非线性组合结构动力学分析方法391

26.1 非线性组合结构问题描述391

26.1.1 基础A和设备B物理特性391

26.1.2 坐标系建立392

26.1.3 对接面描述392

26.2 I上脉冲响应函数矩阵（弹性部分）394

26.2.1 I到整个A脉冲响应函数矩阵394

26.2.2 I到I脉冲响应函数矩阵398

26.3 J上脉冲响应函数矩阵399

26.3.1 J上脉冲响应函数矩阵（弹性部分）399

26.3.2 J上脉冲响应函数矩阵（刚体部分）400

26.4 对接力fA（t）∈I、fB（t） ∈ J引起的A， B上任意点响应分析416

26.4.1 对接力fA（t） ∈ I引起的A上任意点响应416

26.4.2 对接力fB（t） ∈ J引起的B上任意点响应418

26.5 对接面上的积分动力学方程及求解419

26.5.1 组合结构响应分析与非线性元件运动方程419

26.5.2 对接面上的积分动力学方程421

26.5.3 积分型动力学方程数值求解423

参考文献426

第五篇 金属橡胶工程应用429

第27章 金属橡胶在军事领域的应用429

27.1 金属橡胶在无人机光电平台中的应用429

27.1.1 无人机光电平台技术429

27.1.2 光电平台振动对载荷成像质量的影响430

27.1.3 二轴四框架光电平台431

27.1.4 金属橡胶隔振系统432

27.2 金属橡胶在潜艇光电桅杆中的应用435

27.2.1 潜艇光电桅杆技术435

27.2.2 光电桅杆支撑升降装置及减振设计436

27.2.3 升降装置金属橡胶减振组件438

27.3 金属橡胶在鱼雷中的应用438

27.3.1 鱼雷技术438

27.3.2 鱼雷的减振降噪440

27.3.3 鱼雷动力装置和发射装置金属橡胶减振组件442

27.4 金属橡胶在航空发动机中的应用443

27.4.1 航空发动机技术443

27.4.2 航空发动机管路振动与控制444

27.4.3 航空发动机管路卡箍金属橡胶内衬445

27.5 金属橡胶在潜艇管路中的应用445

27.5.1 潜艇技术445

27.5.2 潜艇管路减振降噪447

27.5.3 金属橡胶管路减振组件448

27.6 金属橡胶在军事领域的应用前景449

参考文献449

第28章 金属橡胶在民用领域的应用450

28.1 金属橡胶在伽利略卫星导航计划激光角反射器中的应用450

28.1.1 伽利略卫星导航计划与激光角反射器技术450

28.1.2 卫星激光角反射器减振451

28.1.3 卫星激光角反射器金属橡胶减振组件451

28.2 金属橡胶在子午工程探空火箭中的应用452

28.2.1 子午工程与探空火箭技术452

28.2.2 探空火箭设备振动抑制453

28.2.3 探空火箭箭载设备金属橡胶减振组件453

28.3 金属橡胶在工业管路中的应用454

28.3.1 工业管路振动抑制技术454

28.3.2 工业管路支架卡箍金属橡胶内衬层455

28.4 金属橡胶在变压器中的应用456

28.4.1 变压器噪声抑制技术456

28.4.2 变压器中的金属橡胶减振组件457

28.5 金属橡胶在民用领域的应用前景457

参考文献458