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船舶柴油机橡胶隔振器疲劳分析及寿命研究
| 论文题名： | 船舶柴油机橡胶隔振器疲劳分析及寿命研究 |
| 关键词： | 橡胶隔振器;疲劳寿命分析;裂纹成核法;非线性有限元;船舶柴油机 |
| 摘要： | 橡胶隔振器作为船舶柴油机的主要隔振元件，在隔离振动的同时，还起到隔离冲击的作用。橡胶隔振器在工作中除了受到很大的静载荷，还受到柴油机工作过程中长时间的交变载荷，以及冲击载荷，从而会产生疲劳。橡胶材料在工程中被广泛应用，但是对其疲劳的研究和了解尚不是很成熟。国内外研究机车橡胶隔振元件的较多，研究船舶隔振器疲劳的很少。研究船舶柴油机橡胶隔振器在长期机械载荷下的疲劳分析和寿命预测，具有重要的实用价值和意义。 本文结合有限元和多体动力学理论，以6L/1624柴油机隔振器为研究对象，对其进行了静态和动态应力响应分析，在此基础上采用裂纹成核法对隔振器进行了疲劳分析，分析了不同形式载荷对隔振器疲劳的影响。具体研究内容包括: (1)讨论橡胶材料的弹性理论，通过实验数据拟合得到合适的隔振器橡胶材料本构模型参数，并通过哑铃橡胶试片的静态有限元分析和实验数据对比验证了本构模型的精确性，确定在有限元分析中橡胶材料采用Ogden5阶本构模型。 (2)在ADAMS/engine中建立6L16/24柴油机隔振系统模型，通过多体动力学仿真得到作用在隔振器上的动态载荷及其位移。搭建试验系统测量了该柴油机隔振器的动态位移，找到位移随转速和负荷的变化规律，同时验证了仿真结果的准确性。 (3)建立隔振器三维有限元模型，利用非线性有限元软件MSC.Marc对隔振器进行静态特性分析，得到其垂向和横向静态刚度，结合设计刚度与试验数据验证了有限元模型的准确性，并在此基础上进行了静态载荷载下和动态载荷下隔振器的应力分析。 (4)借助MSC.Fatigue平台，基于裂纹成核法，采用最大柯西主应力作为疲劳评价参数，分别采用准静态寿命方法和基于瞬态有限元结果进行隔振器的疲劳寿命预测，并考虑了多轴载荷，发现使用两种方法得到的疲劳寿命较一致。采用准静态寿命法分析了载荷幅值和均值对隔振器寿命的影响，发现前者影响较大，并进行了隔振器在实际多轴载荷下的疲劳分析。 (5)基于瞬态动力学软件MSC.Dytran分析了隔振器在冲击载荷下的动态应力响应，分析冲击载荷对隔振器的损伤和疲劳寿命的影响。 |
| 作者： | 杨丹 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 向阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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