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基于载荷谱的橡胶悬置疲劳寿命预测与试验研究

姚斌辉  
【摘要】:橡胶悬置是汽车隔振系统的主要隔振元件。在车辆行驶过程中,橡胶悬置经常因受到发动机激励和路面不平度所产生的交变载荷作用而发生疲劳失效,因此,需深入开展橡胶悬置疲劳寿命预测方法的研究。本文主要的研究工作为: 1.基于局部应力应变法,开展哑铃型橡胶试柱疲劳试验和典型橡胶悬置疲劳试验,建立悬置材料的疲劳寿命预测模型。研究了应变均值对橡胶材料疲劳寿命的影响,建立了考虑应变均值效应的疲劳寿命预测模型;研究了应变比对橡胶材料疲劳寿命的影响,建立了基于应变比函数的疲劳寿命预测模型;通过双调和函数插值方法,拟合得到了橡胶材料的疲劳寿命预测模型;通过开展典型橡胶悬置疲劳试验,验证了所建立模型及寿命预测方法的有效性,并比较了三种预测模型的优劣。 2.以一悬置系统的某橡胶悬置为研究对象,编制得到该橡胶悬置危险点处的应变谱。设计道路载荷谱采集处理系统获取该悬置的道路载荷谱;对采集得到的各种路谱信号进行了雨流统计分析;开展了橡胶试柱的动静态试验,建立了橡胶材料的动静比数据库,并结合有限元分析方法得到了悬置危险点处的应变值。 3.以哑铃型橡胶试柱为试验对象,开展了载荷块疲劳试验;对临界损伤的分布进行了分析与研究,结果表明临界损伤是服从威布尔分布的;采用概率的Miner准则计算得到了橡胶材料的疲劳临界损伤。 4.预测了某橡胶悬置在疲劳载荷谱下的寿命;并基于RPC技术对该橡胶悬置开展了道路模拟试验,对疲劳预测结果进行了验证与评价。道路模拟试验表明,本文采用的基于疲劳寿命数据库、道路载荷谱、累积损伤理论的疲劳寿命预测方法能较好地对实际悬置零件的疲劳寿命进行预测。 文中建立的基于载荷谱的疲劳寿命方法可用于橡胶悬置等橡胶隔振元件的疲劳寿命分析和疲劳强度设计,从而缩短悬置类零件的开发周期。


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