本文關鍵詞：基于路試載荷的橡膠襯套疲勞仿真研究

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【摘要】：橡膠襯套在車輛行駛過程中承受來自懸架的沖擊力,在較低載荷下就會發(fā)生疲勞破壞,一旦橡膠襯套發(fā)生破壞將嚴重影響汽車NVH性能。因此,在新產(chǎn)品開發(fā)階段預測橡膠件壽命具有重要的實用價值。本文主要以某一車型的控制臂后襯套為研究對象對其壽命預測方法進行研究,主要研究內容如下:(1)首先根據(jù)單軸疲勞試驗試驗數(shù)據(jù),分別以真實應變、真實應力及應變能密度為疲勞損傷參量建立橡膠材料疲勞壽命預測模型;結果表明三種不同損傷參量都能較好地以冪級數(shù)形式建立損傷參量與疲勞壽命之間的函數(shù)關系,其中以真實應變?yōu)閾p傷參量所建立的橡膠材料壽命預測模型效果最好,確定了橡膠材料的疲勞特性參數(shù)值,為下文橡膠襯套疲勞壽命的預測奠定基礎。(2)應用三維軟件建立橡膠襯套的三維模型并進行網(wǎng)格劃分,利用有限元軟件計算了臺架試驗工況下的應變響應;借助商業(yè)軟件Ansys nCode對襯套在臺架試驗載荷工況下的疲勞壽命進行預測,并分析了損傷參數(shù)、載荷相位和響應疊加等關鍵問題對壽命預測的影響。分析的結果表明,損傷參數(shù)對構件的疲勞壽命有一定的影響但影響不大,多軸工況組合的相位對疲勞壽命有較大的影響。(3)運用雨流計數(shù)法將初步處理后得到的控制臂球銷部分的隨機載荷譜進行計數(shù)處理;通過數(shù)理統(tǒng)計法得到均幅值的分布規(guī)律,均值服從正態(tài)分布,幅值服從威布爾分布,且均幅值之間相互獨立;再根據(jù)各路況循環(huán)載荷的比例建立多路況下的復合概率密度函數(shù),編制一個完整循環(huán)下的二維載荷譜;應用波動中心法得到控制臂球銷處一維程序載荷譜,為第五章橡膠襯套載荷的轉化及疲勞壽命預測提供了載荷基礎。(4)本文根據(jù)試驗測得襯套各方向的剛度數(shù)據(jù),利用非線性方程將球銷載荷譜轉化為襯套載荷譜;并結合有限元計算得到的橡膠襯套應變響應結果、材料疲勞壽命預測模型以及線性疲勞累積損傷理論計算出路試工況下襯套的疲勞壽命;計算結果表明,預測結果與試驗結果之間的誤差在允許范圍之內。
【關鍵詞】：壽命預測模型 臺架試驗 襯套有限元分析 疲勞壽命 路試載荷譜
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題研究的背景10-11
• 1.2 橡膠疲勞壽命的研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 橡膠材料疲勞裂紋成核法11-14
• 1.2.2 橡膠材料疲勞裂紋擴展法14-15
• 1.3 載荷譜編制的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 課題的意義16-17
• 1.5 論文的主要內容17-19
• 1.6 本課題的技術路線圖19-20
• 第二章 橡膠材料疲勞特性試驗20-27
• 2.1 引言20
• 2.2 橡膠材料疲勞特性試驗20-21
• 2.3 材料疲勞特性參數(shù)21-24
• 2.3.1 真實應變22-23
• 2.3.2 真實應力23-24
• 2.3.3 應變能密度24
• 2.4 壽命模型循環(huán)特征修正24-25
• 2.5 本章小結25-27
• 第三章 控制臂襯套臺架試驗疲勞壽命分析27-41
• 3.1 前言27
• 3.2 臺架疲勞試驗27-28
• 3.3 橡膠襯套有限元分析28-32
• 3.3.1 橡膠材料的本構模型及參數(shù)28-30
• 3.3.2 橡膠襯套模型建立30-31
• 3.3.3 有限元分析結果31-32
• 3.4 橡膠襯套疲勞壽命計算32-38
• 3.4.1 橡膠多軸疲勞壽命分析方法選擇33-35
• 3.4.2 臺架疲勞工況組合35-36
• 3.4.3 臺架工況襯套疲勞壽命預測結果36-38
• 3.5 基于不同應變比R下的橡膠襯套疲勞壽命預測38-39
• 3.6 線性組合誤差分析39-40
• 3.7 本章小結40-41
• 第四章 路試載荷譜編制41-54
• 4.1 引言41
• 4.2 控制臂球銷隨機載荷譜41-42
• 4.3 載荷譜的雨流計數(shù)處理42-43
• 4.4 程序載荷譜的編制43-52
• 4.4.1 載荷分布規(guī)律及檢驗43-45
• 4.4.2 載荷均幅值獨立性驗證45-46
• 4.4.3 載荷均值—幅值聯(lián)合概率密度函數(shù)46-47
• 4.4.4 均幅值極值計算47-50
• 4.4.5 載荷分級50-51
• 4.4.6 一維載荷譜的編制51-52
• 4.5 制動過程隨機載荷譜的處理52-53
• 4.6 本章小結53-54
• 第五章 基于路試載荷的橡膠襯套疲勞壽命分析54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 橡膠襯套整車試驗54
• 5.3 球銷載荷譜與襯套載荷譜之間的轉化54-57
• 5.3.1 轉化原理54-55
• 5.3.2 求解方法及結果55-57
• 5.4 疲勞累積損傷理論57-58
• 5.5 基于路試載荷下的疲勞壽命分析58-63
• 5.5.1 路試工況下應變響應結果58-59
• 5.5.2 不同工況組合壽命預測結果59-61
• 5.5.3 不同載荷分級下襯套壽命預測分析61-63
• 5.6 本章小結63-64
• 全文總結與展望64-66
• 全文總結64-65
• 研究工作展望65-66
• 參考文獻66-71
• 在校研究成果71-72
• 致謝72

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本文編號：1104475