基于载荷谱的橡胶衬套台架疲劳试验方法研究

摘要

橡胶衬套是由橡胶材料和金属硫化粘接而成的金属橡胶弹簧，因其有着隔振降噪、减缓冲击、吸收高频振动以及弥补制造公差等优点而被广泛应用于汽车悬架系统和各种支撑、导向装置中。衬套在实车使用中承受复杂交变载荷，容易发生疲劳破坏。橡胶是一种高度非线性黏弹性材料，很难通过理论方法和有限元分析法准确预测衬套的疲劳寿命；衬套的结构造型多变，无法直接测得橡胶在实车使用工况下的受力情况，导致衬套的疲劳试验条件设计难以标准化、规范化。国内缺乏一套完整的橡胶元件试验方法的国家标准。
　　本文在分析橡胶衬套疲劳寿命理论国内外发展现状的基础上，对本文所选取的某车型前悬架下摆臂大衬套进行了受力分析，并建立了橡胶衬套的力学模型；确定了衬套的疲劳试验方法及疲劳失效判断准则。对实车在疲劳性能试验场路试时所采集的随机路谱进行前期处理并分解，得到大衬套随机路谱，根据其对大衬套的损伤情况，应用雨流计数法与伪损伤原理，转化橡胶衬套台架疲劳试验所使用的多级载荷谱，确定台架试验的试验条件。通过有限元分析法，对衬套在路谱与多级载荷谱下的寿命进行对比，来分析路谱转化多级载荷谱的准确度。选取大衬套试验样件，采用多级载荷谱进行衬套台架疲劳试验，对比整车疲劳耐久试验与衬套台架试验试验结果，依据橡胶衬套疲劳失效的判断准则判定其是否发生疲劳失效，从而验证路谱转化多级载荷谱这套方法的可行性与有效性。
　　橡胶衬套台架疲劳试验表明，随机路谱转化橡胶衬套台架疲劳试验试验条件这套方法是可行的，并且可以根据实车不同的使用工况，调节试验条件中预压力、激励幅值与激励频率，使橡胶衬套台架疲劳试验与整车疲劳耐久试验对衬套的损伤情况一致。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及研究意义

1.2 橡胶元件疲劳寿命的研究现状

1.3 载荷谱转化的研究现状

1.4 橡胶有限元分析的研究现状

1.5 本课题的主要研究内容

第2章 橡胶衬套疲劳试验方法分析

2.1 橡胶元件的特性

2.2 橡胶衬套的力学模型与受力分析

2.3 橡胶衬套的疲劳试验方法

2.4 橡胶衬套的疲劳失效判断准则

2.5 本章小结

第3章 随机路谱前期处理及分解

3.1 随机路谱及其处理意义

3.2 随机路谱处理及分解软件平台

3.3 随机路谱的前期处理

3.4 随机路谱的分解

3.5 本章小结

第4章 基于路谱转化的橡胶衬套台架疲劳试验方法研究

4.1 路谱转化疲劳试验谱的意义

4.2 路谱转化方法介绍

4.3 路谱转化试验多级谱

4.4 本章小结

第5章 路谱与试验谱CAE寿命对比分析

5.1 橡胶材料的本构模型

5.2 橡胶衬套的有限元分析

5.3 橡胶元件的疲劳寿命分析理论

5.4 路谱与试验谱对橡胶衬套的寿命分析

5.5 本章小结

第6章 橡胶衬套疲劳试验及结果分析

6.1 疲劳试验

6.2 试验结果分析

6.3 本章小结

结论

参考文献

致谢