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橡胶隔振器单轴疲劳寿命评价方法及预测研究

谢新星  
【摘要】:本文旨在为橡胶隔振器的疲劳性能设计提供理论及技术支持。选取一橡胶隔振器常用的橡胶材料为研究对象,基于橡胶材料裂纹成核理论,开展了橡胶隔振器单轴疲劳寿命评价方法及预测研究,文中主要研究工作为: (1)通过单轴拉伸、等双轴拉伸和平面拉伸实验,实测了标准橡胶试片在不同应变水平下的应力-应变曲线,分析了Mullin效应对橡胶材料应力-应变行为的影响,选取了合适的应力-应变数据作为有限元分析中的材料特性参数。以一哑铃形橡胶圆柱为研究对象,分别使用五种不同的超弹性本构模型计算了哑铃形橡胶圆柱准静态力-位移曲线,将仿真值与实测统计值进行了对比。选取了仿真误差相对较小的本构模型,将其应用于橡胶疲劳研究相关的有限元计算。 (2)以标准橡胶试片为试验对象,开展了工程应变R比为零的试验条件下的试片疲劳试验。分析了五种不同的评价参数与试片寿命数据的拟合相关性,选取了最大对数主应变作为评价参数应用于橡胶隔振器的疲劳寿命预测研究。 (3)设计了哑铃形橡胶圆柱与环形橡胶圆柱,分别进行了两种试件的疲劳寿命试验并进行了统计。分析了两类试件的疲劳寿命数据,研究了橡胶材料在不同变形状态、不同加载条件下的寿命分布规律;比较了不同统计分布对哑铃形橡胶圆柱寿命数据总体拟合效果的影响,考虑疲劳失效机制条件的一致性,选取了两参数威布尔分布作为橡胶材料寿命数据的良好统计分布。 (4)以置信度90%下的可靠度90%时寿命估计值作为寿命预测接受准则,选用两类不同结构的橡胶隔振器零件为研究对象,应用哑铃形橡胶圆柱的寿命数据,开展了橡胶隔振器单轴疲劳寿命预测试验验证研究,并分析了疲劳寿命预测结果。 研究结果表明,文中所描述的方法及获取的材料寿命数据可成功用于橡胶隔振器疲劳寿命预测。


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