模型建立

由于長方體類金屬橡膠具有結構簡單和容易確定等效線性模型的優點，在實際工程研究中應用最為廣泛。如在對金屬橡膠隔振器的研究中，為確定長方體類金屬橡膠的性能，建立了如圖13所示的等效線性模型。所以，在機床防護罩的改進設計中同樣使用長方體類金屬橡膠，安裝于普通鋼板式防護罩的各層前擋板與擋沿碰撞位置處，在ANSYS

Workbench中相同位置建立等效模型代替金屬橡膠進行仿真試驗（圖

，設定緩沖模型沿緩沖方向的長度10mm、寬度195mm、高度3.5mm，并在每一層防護罩的碰撞部位均放置此緩沖模型來模擬金屬橡膠。

材料屬性及網格的劃分。材料屬性見表1。由于只關注

金屬橡膠等效線性模型

每層防護罩的碰撞位置，即前擋板的受力及變形情況，所以僅對前擋板進行網格化處理，其他結構均設置為剛體。設置網格為四面體網格，大小為10mm。

模型的約束設置。

設置每層防護罩與地面間為無摩擦滑動，在墊板與前擋板間添加彈簧模型以及阻尼模型組成的緩沖模型。運動時，卡沿撞擊墊板，通過緩沖模型整體帶動下一層防護罩運動。

模型的加載設置。

給予與機床工作臺連接的防護罩一個水平向前的速度帶動整體運動，速度大小為120m/min，運動的距離為1000mm。模型的加載分為兩個分析步驟進行，在第1個分析步驟中，設置運動時間為0.5s，第1層防護罩以120m/min的速度前進，帶動機床防護罩整體運動，在第2個分析步驟內，設置時間同樣為0.5s，首尾防護罩層靜止，觀察防護罩整體的振動情況及應力和變形情況。

仿真試驗分為2組。第1組仿真試驗僅添加彈簧模型，確定防護罩在正常運動的情況下，緩沖效果最佳的彈簧模型剛度；第2組仿真試驗添加完整的緩沖模型，確定剛度和阻尼

系數的合理配合關系。彈簧剛度大于400N/mm時，彈簧的最大壓縮量在合理范圍內且逐漸減小，說明彈簧可以在不失效的情況下起到緩沖的作用。由圖15（b）可以看出，隨著彈簧剛度的增加，第6塊板的應力極值呈現先減小后增大的變化趨勢，且在K=700N/mm時，應力值最小為334MPa，由此確定最佳彈簧剛度為700N/mm。

（2）第2組仿真試驗。

由第1組仿真確定彈簧剛度

K為700N/mm，阻尼模型的阻尼系數按C=0、10N?s/mm、100N?s/mm、

1000N?s/mm、10000N?s/mm進行添加。當C=0時，與未加阻尼模型時

的結果一致；當C=10N?s/mm，各塊前擋板的最大應力小于所選材料的屈服應力；當C=100N?s/mm，可以發現6（1）第1組仿真試驗。

彈簧模型剛度按數列K=0，100N/mm，200N/mm，1000N/mm來添加。機床防護罩模型包含6層防護罩機構，與機床工作臺相連的是第1層防護罩，每層防護罩均由外殼鋼板和分布于外殼鋼板尾部的卡沿及頭部擋板組成。仿真結果中第

6層防護罩前擋板所對應模型的彈簧壓縮量和前擋板應力極值最大，所以對第6塊前擋板所對應模型的仿真結果進行分析以確定最佳彈簧剛度由可以看出,當彈簧剛度K小于400N/mm時彈簧的最大壓縮量較大，且接近彈簧原長，說號前擋板應力超過屈服極限仿真過程中結構破壞；當C=1000N?s/

mm以及C=10000N?s/mm，仿真過程中結構破壞。