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原文传递动车组橡胶地板减振器疲劳性能研究

论文题名：	动车组橡胶地板减振器疲劳性能研究
关键词：	动车组;橡胶减振器;应力应变;疲劳性能;弹性刚度
摘要：	橡胶减振器由于具有体积小、弹性刚度便于调节、形状可自由设计且制造成本低、可以吸收高低频振动等诸多优点，被广泛用于减轻振动和降低噪音方面。本文的研究对象是动车组橡胶地板减振器（称橡胶减振器），安装在动车组车厢地板下面，与其他部件共同组成车厢的减振系统。橡胶减振器在实际工作条件下由于存在应力应变的疲劳破坏，会影响其正常的使用性能。橡胶材料一旦发生疲劳破坏，减振器的刚度、阻尼系数等参数将会逐渐偏离设计值，其使用性能和抗冲击性能受到破坏，会影响到整个车辆系统工作的安全性、稳定性。减振器使用性能降低，必然会导致其使用寿命缩短。因此，深入研究橡胶减振器的疲劳性能，不仅能够满足对橡胶减振器进行定期维护、更换的要求，降低安装与维护费用，保证安全性、舒适性以及经济性，而且能够为减振器的制造、生产工艺、结构优化提供参考意见，合理预测减振器的使用寿命以及疲劳强度极限，对于橡胶减振器工程设计和应用具有重大意义。本文所作的详细工作如下：　　（1）本文通过查阅大量的文献资料，对国内外橡胶及减振器疲劳研究的现状、发展趋势进行了分析总结；分析了橡胶材料疲劳破坏的影响因素，结合减振器实际工况，分析了影响减振器的疲劳破坏的主要因素。　　（2）研究了橡胶材料疲劳破坏机理，对橡胶减振器进行了静力学分析，根据应力应变云图，探究了橡胶减振器的疲劳破坏机理。　　（3）通过正常疲劳试验和加速疲劳试验进行减振器的试验研究。试验结果表明，正常疲劳试验条件对减振器疲劳性能影响不大，减振器此时可以认为是具有无限寿命。加速疲劳试验下，在固定频率下，随着预位移和振幅变大，动静刚度、储能模量、损耗模量和损耗系数随着疲劳次数的增加而降低，阻尼系数无明显变化，波动较大；在固定预位移和振幅下，频率提高，减振器各性能参数随着疲劳次数的增加逐渐降低，频率越大，降低幅度越明显。同时，相比较预位移和振幅，频率对减振器温升和疲劳性能影响较大。　　（4）通过扫描电镜对橡胶减振器不同疲劳阶段橡胶表面形貌进行观察，减振器疲劳破坏的主要形式是内孔出现裂纹，温度较高时，内部橡胶颗粒会逐渐变成粘流状，析出后预冷变为颗粒状，积累一定程度后形成一条条橡胶束。结合疲劳试验过程中减振器的力学性能变化，研究影响动车组橡胶地板减振器疲劳失效行为，提出橡胶减振器结构优化和抗疲劳方法。　　（5）通过对减振器进行疲劳寿命试验，研究疲劳寿命与作用力的关系曲线并建立了数学模型。将S-N曲线和数学模型进行对比分析，通过对减振器进行寿命预测，确定了成组法得到幂函数数学模型和S-N曲线是最优的。并将试验结果和疲劳寿命云图进行对比分析，证明了试验研究的合理性。
作者：	褚福海
专业：	机械工程
导师：	曾宪奎
授予学位：	硕士
授予学位单位：	青岛科技大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文