随机振动下金属橡胶隔振器寿命影响因素分析及实验研究

摘要

金属橡胶以其耐高低温、不易老化、耐腐蚀等优良特性，成为航空航天、国防装备等领域普通橡胶的最佳替代品。金属橡胶隔振器已广泛应用于航空航天、国防装备等领域。随着金属橡胶隔振器应用的日益广泛，对其寿命及疲劳失效的研究也越来越迫切。揭示金属橡胶隔振器减振的内在机理,掌握其疲劳失效的一般规律,定量地预测其工作寿命,最大限度的避免金属橡胶因过早疲劳失效而造成重大损失,是相关研究领域的热点课题和瓶颈难题。
　　本课题以××专项项目的具体需求为背景，以环形金属橡胶隔振器为研究对象，开展随机振动环境下金属橡胶隔振器寿命预测及其相关实验研究，分析金属丝直径、相对密度以及预变形对金属橡胶隔振器疲劳寿命的影响，建立各主要影响因素的相互关系，探索金属橡胶隔振器的主要失效形式，建立寿命预测计算式。
　　通过大量的疲劳寿命实验，构建了金属橡胶隔振器的疲劳寿命曲线。通过构建寿命预测模型，研究了基于单因素和多因素的寿命预测公式。通过大量实验数据验证了此寿命预测公式具有很大的参考价值，能在一定范围内预测金属橡胶隔振器的寿命。
　　针对金属橡胶隔振器在不同应力水平下的失效状态，研究了具有不同金属丝直径的金属橡胶元件的微观形貌，通过对微观金属丝表面疲劳磨损和断口的研究，研究了金属橡胶元件的疲劳失效机理，提出金属橡胶的失效为：干摩擦失效和结构性疲劳失效。
　　金属橡胶是一种各向异性的材料，为便于应用ANSYS等有限元软件分析，研究了环形金属橡胶隔振器的弹性模量和阻尼比。通过ANSYS的仿真研究，研究了在随机振动和静应力作用下金属橡胶元件内部应力和应变的变化，掌握了金属橡胶内部的受力情况。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.1.1课题的来源

1.1.2课题的背景

1.1.3课题研究的意义

1.2机械构件疲劳寿命的研究概况

1.3金属橡胶技术研究概况

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.3.3金属橡胶疲劳特性研究概况

1.4课题的主要研究内容

第2章 金属橡胶材料静态特性的实验研究

2.1金属橡胶元件应力公式建立

2.1.1静态实验系统及实验件

2.1.2金属橡胶材料静态迟滞特性研究

2.1.3金属橡胶元件静应力的计算

2.1.4金属橡胶静应力公式推导

2.1.5金属橡胶静应力公式的验证

2.2环形金属橡胶隔振器迟滞特性研究

2.2.1环形金属橡胶试件

2.2.1静态实验装置

2.2.2环形金属橡胶隔振器迟滞回线

2.3本章小结

第3章 金属橡胶隔振器寿命影响因素的实验研究

3.1随机振动实验及载荷谱

3.1.1随机振动实验

3.1.2载荷谱

3.2环形金属橡胶隔振器及疲劳失效准则的制定

3.2.1环形金属橡胶隔振器

3.2.2疲劳失效准则的制定

3.3动态实验研究

3.3.1实验原理

3.3.2动态实验测试系统

3.3.3实验方法

3.3.4静应力对金属橡胶隔振器寿命影响的实验研究

3.3.5疲劳寿命实验设计

3.4疲劳寿命实验分析

3.4.1实验数据记录

3.4.1金属橡胶元件质量的变化及分析

3.4.2金属橡胶隔振器共振频率和传递率的变化及分析

3.4.3疲劳寿命实验总结

3.5正交试验研究

3.5.1正交试验原理

3.5.2正交试验设计

3.5.3实验数据的直观分析

3.6本章小结

第4章 金属橡胶隔振器寿命预测公式的推导及疲劳失效分析

4.1材料寿命预测概述

4.2金属橡胶隔振器寿命预测公式的推导

4.2.1单因素寿命预测公式的推导

4.2.2多因素耦合寿命预测公式的推导

4.2.3寿命预测公式的误差分析

4.3金属橡胶隔振器的有限元研究

4.3.1环形金属橡胶弹性模量和阻尼比的研究

4.3.2环形金属橡胶隔振器的静力分析

4.3.3环形金属橡胶隔振器的随机振动分析

4.4金属橡胶隔振器疲劳失效研究

4.4.1金属橡胶隔振器疲劳失效的宏观表现

4.4.2金属橡胶隔振器疲劳失效的微观表现

4.5本章小结

结论

参考文献

声明

致谢