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、隨著我國經(jīng)濟水平和工業(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，運行工況復(fù)雜，受到多軸載荷作用，準(zhǔn)確評估其承載特性和使用壽命至關(guān)重要。因此提出正確評價其承載特性與疲勞壽命的方法，為橡膠元件的設(shè)計提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，具有重要的理論意義和工程實際應(yīng)用價值。
　　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展疲勞壽命預(yù)測

2、模型和裂紋萌生疲勞壽命預(yù)測模型。通過研究相應(yīng)的等效應(yīng)力計算方法，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軟件對橡膠球鉸的承載特性和疲勞壽命進行分析，并通過相應(yīng)的疲勞試驗進行驗證。
　　本文內(nèi)容主要分為五個部分：
　　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)實驗數(shù)據(jù)對各個模型進行擬合，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軟件對兩種類型的橡膠球鉸的承載特性進行了分析，并與實驗測試結(jié)果進行了對比驗證。
　　3）橡膠材料裂紋擴展壽命預(yù)測模型
　　基于斷裂力學(xué)理論，通過橡膠材料裂紋擴展疲勞實驗，得出了裂紋擴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展壽命模型。
　　4）橡膠材料裂紋萌生壽命預(yù)測模型
　

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