復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下橡膠球鉸承載特性與疲勞壽命研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平和工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，橡膠彈性元件在汽車、軌道車輛、橋梁、機(jī)械制造等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，橡膠球鉸作為軌道車輛轉(zhuǎn)向架上的典型橡膠彈性減振元件，運(yùn)行工況復(fù)雜，受到多軸載荷作用，準(zhǔn)確評(píng)估其承載特性和使用壽命至關(guān)重要。因此提出正確評(píng)價(jià)其承載特性與疲勞壽命的方法，為橡膠元件的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，具有重要的理論意義和工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文分別基于斷裂力學(xué)理論和連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)理論建立了橡膠材料裂紋擴(kuò)展疲勞壽命預(yù)測(cè)

2、模型和裂紋萌生疲勞壽命預(yù)測(cè)模型。通過研究相應(yīng)的等效應(yīng)力計(jì)算方法，提出了復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下橡膠元件的疲勞壽命分析方法。最終結(jié)合有限元分析ABAQUS軟件對(duì)橡膠球鉸的承載特性和疲勞壽命進(jìn)行分析，并通過相應(yīng)的疲勞試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
　　本文內(nèi)容主要分為五個(gè)部分：
　　1）橡膠材料的本構(gòu)關(guān)系
　　這一部分主要分析了現(xiàn)有的橡膠材料本構(gòu)模型，并基于橡膠材料基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)模型進(jìn)行擬合，獲得了材料本構(gòu)參數(shù)。
　　2）橡膠球鉸的承

3、載特性分析
　　該部分主要根據(jù)獲得的材料參數(shù)，采用ABAQUS軟件對(duì)兩種類型的橡膠球鉸的承載特性進(jìn)行了分析，并與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。
　　3）橡膠材料裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測(cè)模型
　　基于斷裂力學(xué)理論，通過橡膠材料裂紋擴(kuò)展疲勞實(shí)驗(yàn)，得出了裂紋擴(kuò)展率與撕裂能之間的冪律關(guān)系，創(chuàng)新性地提出了單位撕裂能的概念，建立了以單位撕裂能范圍為損傷參量的橡膠材料疲勞裂紋擴(kuò)展壽命模型。
　　4）橡膠材料裂紋萌生壽命預(yù)測(cè)模型
　

4、　基于連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)理論，以O(shè)gden應(yīng)變能函數(shù)定義的損傷應(yīng)變能釋放率描述材料的疲勞損傷過程，通過正交法則導(dǎo)出了以損傷等效應(yīng)變范圍為損傷參量的疲勞損傷演化方程，建立了橡膠材料疲勞裂紋萌生壽命預(yù)測(cè)模型。
　　5）橡膠球鉸的疲勞壽命分析
　　通過疲勞載荷工況下轉(zhuǎn)臂橡膠球鉸的有限元分析，基于橡膠材料的等效應(yīng)力計(jì)算方法，得出橡膠彈性元件在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的等效應(yīng)力，根據(jù)無切口橡膠拉伸試樣的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系求出相應(yīng)的等效應(yīng)變；分別采用裂紋