多轴载荷下橡胶球铰疲劳寿命预测方法研究

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1、学校代码１０５３０学号２０１２３００７１６５１分类＾Ｕ４６７．４＋９７．ＴＱ３３２密级、舶渾火摩硕±学位论文多轴载荷下橡胶球巧疲劳寿命预测方法研究学位申请人常浩指导教师松海涛学巧巧称机桃工程単悅学科专业机械工程研究方向机柳创新与化化巧计２０巧年６月８因ResearchonfatiguelifepredictionMethodofrubberbushingundercyclicmulti-axialloadsCandidateChangHaoSupervisorChengHaitaoCollegeSchoolo

2、fMechanicalEngineeringProgramMechanicalEngineeringSpecializationMechanicalinnovationanddesignoptimizationDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune8th2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他丰Ｘ或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，

3、均已在文中臥明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。日期１作者签名：＾德；八文年谷月ｇ日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可科将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索＞或扫描等复制手段保存和汇编本学位，可１＾１采用影印、缩印论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名；矮日期：八｜又年＾月》日＾ｂ导师签名：日期：年月＾日摘要轨道车辆中以橡胶球铰为代表的橡胶弹性元件广泛使用大大

4、提高了其安全性和舒适性。然而由于长期处于动态交变载荷的冲击下工作，容易发生疲劳破坏。疲劳破坏是造成橡胶类产品寿命下降的主要因素，目前仍没有成熟的估算理论。国内外橡胶领域应用广泛的寿命预测方法有两种：裂纹形核法与裂纹扩展法，前者关注裂纹从无到有的阶段，而后者主要模拟裂纹从出现到破坏的阶段。本文用实际产品承载下的应变历程定义为输入，结合橡胶材料试验，以开裂能（Crackingenergydensitymethod简称CED）为基础对多轴载荷作用下橡胶球铰的形核寿命进行预报，并验证了预测结果。主要开展了如下工作：（1）详细概述了轨道车辆转向架上所运用的橡胶元件的种类及其常见失效形式，阐述了疲劳破

5、坏的影响因素，破坏机理以及常用分析方法。（2）归纳了橡胶结构处于多轴承载下的使用寿命评估方法，重点介绍了本文使用的开裂能理论及模型应用特点。（3）基于开裂能理论，结合有限元分析软件，采用了一种基于Abaqus+Endurica平台下的橡胶多轴疲劳寿命预测的方法，并对预测过程进行了详细的介绍。该方法的优越性体现在：在承受多轴载荷下，既能较为准确预测出疲劳寿命值，又能对橡胶构件可能出现裂纹的区域进行预报，体现了临界面的特征。（4）多轴载荷下橡胶球铰疲劳寿命评估的工程化研究。首先，运用有限元软件和疲劳评估软件对橡胶球铰原始结构的疲劳寿命及危险区域进行预报，开展台架试验结果可靠性的评估。其次，根据

6、预测结果阐述疲劳危险区域产生的原因，对原始结构进行优化，开发出满足设计需求的橡胶球铰改进结构，最后，对改进结构进行疲劳预测和台架试验，结果对比分析说明了Abaqus+Endurica平台对多轴载荷下橡胶球铰疲劳寿命评估的可行性。（5）总结了本论文的主要工作内容和相关结论，并对以后的橡胶疲劳领域的研究方向进行展望。关键词：橡胶球铰，形核寿命，开裂能，多轴载荷，开裂方向，疲劳寿命IAbstractThevehicle'ssafetyandcomfortisimprovedbywideapplicationoftypicalrubberelasticdampingcomponentsuchasb

7、ushing..Therubberbushingisusedunderthelong-termimpactofdynamicalternativeloads,thusbeingeasiertobedamagedinfatiguecondition.Fatiguedamageisthemainfactorresultinginadecreaseofservicelifeofrubberproducts.Nowadaysma