典型橡膠彈性元件性能分析及其實驗工裝設計.pdf

1、本文以現代軌道交通車輛典型的橡膠彈性元件:牽引懸掛用的橡膠球鉸、一系懸掛用的錐形簧、二系懸掛用的橡膠堆作為研究對象,對其主要性能進行試驗檢測,探討影響其性能的主要因素;同時運用ABAQUS有限元分析軟件對其進行仿真分析,分析其剛度性能、預測疲勞失效點;并對球鉸試驗過程中較為典型的偏轉疲勞試驗工裝進行設計。本文主要研究內容如下:
　　1.通過閱讀大量的文獻資料,綜述了軌道交通中常用的橡膠彈性元件的種類及其作用;介紹了橡膠彈性元件的關

2、鍵性能及其試驗方法;詳細地描述了橡膠材料的力學特性,材料的本構模型。
　　2.對三種典型橡膠彈性元件的主要性能:靜剛度、動剛度、蠕變及疲勞性能進行了試驗,分析了溫度、停放時間、壓裝力大小、周期載荷下疲勞次數等分別對橡膠彈性元件主要性能靜剛度、動剛度、蠕變性能的影響。結論表明:溫度的升高會導致橡膠彈性元件靜剛度、動剛度的減小,蠕變量的增大、蠕變壽命的縮短;橡膠彈性元件承受周期載荷時,疲勞次數與剛度損失率成正比,當疲勞次數達到2×10

3、6萬次時,相當于實際運行7×104km,剛度損失率超過15％時,可判定其失效。
　　3.對三種典型橡膠彈性元件進行有限元建模分析,考慮了本構模型的選擇、網格的形狀、網格密度的大小對分析結果的影響。結果表明:3NR60材料本構模型選取Ogden(N=3)模型,天然橡膠材料選取Mooney-Rivlin模型;橡膠球鉸、錐形簧、橡膠堆的網絡形式分別采用階梯狀網絡、放射狀網格、環(huán)狀網格;錐形簧網格密度設置為0.5mm;有限元分析結果與試驗