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橡胶弹性元件疲劳寿命分析与优化方法研究
| 论文题名： | 橡胶弹性元件疲劳寿命分析与优化方法研究 |
| 关键词： | 橡胶弹性元件;平板橡胶堆;周期载荷;疲劳寿命;开裂能 |
| 摘要： | 随着高速列车的快速发展，轨道车辆已成为当前交通运输的重要组成部分，是我国快捷旅客运输的主流工具。当轨道车辆在铁轨上运行时，由于行驶轨道线路不可能是完全理想状态下的平直轨道，因而不可避免的会对行驶中的轨道车辆产生各种各样的振动激励，从而对运行中的轨道机车的舒适性、平稳性和安全性产生影响。为此，在轨道交通中大量的采用橡胶弹性元件，这些弹性元件主要起到衰减振动，提高机车的舒适性和平稳性。作为轨道交通上使用的橡胶弹性元件，其可靠性直接关系到轨道机车的安全可靠性。尤其在高速运行的列车上，橡胶弹性元件是关键的零部件，一旦发生故障问题将危及整车的安全。橡胶弹性元件在使用过程中承受多向载荷作用，疲劳破坏是其主要的失效形式。因此，准确评估橡胶弹性元件在周期载荷作用下的使用寿命，为橡胶弹性元件的设计和开发提供理论依据，具有非常重要的工程实用价值。 本文主要内容分为六章： 第一章综述了国内外关于橡胶疲劳的研究方法与研究现状，讨论了橡胶疲劳寿命的主要影响因素； 第二章综述了六种常用的超弹性本构模型，进行了橡胶材料基础力学实验，利用本构实验数据对六种经典的超弹性本构模型进行了拟合，确定了用于有限元分析的本构模型参数； 第三章综述了现有的被广泛应用的橡胶动态疲劳裂纹增长模型，进行了橡胶材料疲劳特性实验，确定了模型中的相关参数； 第四章利用基于开裂能理论的疲劳寿命分析方法，对平板橡胶堆进行了寿命预测，并进行了产品验证性实验； 第五章基于连续介质损伤力学理论，用三阶Ogden应变能函数导出橡胶材料疲劳损伤演化方程，建立了以等效应变范围为损伤参量的疲劳寿命预测模型，利用橡胶多轴疲劳试验数据拟合确定寿命预测模型参数，并对轨道交通中使用的平板橡胶堆进行了寿命评估； 第六章借助有限元分析软件，对平板橡胶堆进行了耐疲劳优化，通过优化的方法改善产品的结构设计缺陷，提高产品的使用寿命。 最后，对论文的所有研究工作进行了总结，并对今后的研究工作提出了展望。 |
| 作者： | 李志超 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 丁智平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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