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多轴载荷下橡胶球铰疲劳寿命预测方法研究
| 论文题名： | 多轴载荷下橡胶球铰疲劳寿命预测方法研究 |
| 关键词： | 橡胶球铰;形核寿命;开裂能;多轴载荷;疲劳寿命;轨道车辆 |
| 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（Cracking energy density method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。 |
| 作者： | 常浩 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 程海涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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