本文關(guān)鍵詞：變幅載荷下橡膠隔振器高溫疲勞試驗(yàn)與建模方法研究

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【摘要】：橡膠隔振器是汽車隔振系統(tǒng)中的重要元件,其疲勞性能的好壞對(duì)整車的安全性、舒適性、操縱穩(wěn)定性等都有重要影響。因此對(duì)橡膠材料、橡膠隔振器開展在高溫環(huán)境與變幅載荷條件下的疲勞試驗(yàn)與壽命預(yù)測(cè),這具有一定的學(xué)術(shù)意義和工程價(jià)值。論文的主要研究工作如下:(1)研究了橡膠材料在高溫環(huán)境下的超彈性本構(gòu)特性與Mullins效應(yīng)。對(duì)填充天然橡膠進(jìn)行高溫環(huán)境下的單軸拉伸、等雙軸拉伸與平面拉伸測(cè)試,獲取其應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)應(yīng)用測(cè)試得到數(shù)據(jù),進(jìn)行計(jì)算分析得到了描述其特征的本構(gòu)模型;對(duì)橡膠材料的應(yīng)力軟化效應(yīng)進(jìn)行參數(shù)擬合,獲得了Mullins效應(yīng)的本構(gòu)參數(shù),準(zhǔn)確表征橡膠材料的應(yīng)力軟化效果。(2)進(jìn)行了橡膠材料在高溫環(huán)境下的單軸疲勞特性的研究�；诹鸭y萌生法對(duì)常見損傷參量進(jìn)行總結(jié),得出了損傷參量和疲勞壽命之間的關(guān)系。高溫對(duì)橡膠材料疲勞壽命會(huì)產(chǎn)生明顯的影響,研究結(jié)果表明:在較大的加載應(yīng)變下,疲勞壽命隨著溫度的升高而快速下降,但在較小的加載應(yīng)變下,由于高溫軟化的作用,對(duì)疲勞壽命影響不太明顯。建立了基于等效應(yīng)變幅值的疲勞壽命模型,建�？紤]了加載應(yīng)變峰值和均值,利用建立的模型,預(yù)測(cè)了橡膠試柱疲勞壽命,并與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析,表明了模型的有效性。(3)建立了單軸變幅值載荷、高溫條件下橡膠元件疲勞預(yù)測(cè)模型。通過對(duì)變幅疲勞載荷下的橡膠材料進(jìn)行疲勞試驗(yàn),研究了變幅載荷的應(yīng)變比R、加載水平、加載順序?qū)μ畛涮烊幌鹉z的疲勞壽命的影響,研究了Miner線性累積損傷法則在填充天然橡膠變幅載荷疲勞預(yù)測(cè)中的適用性。(4)探究了隔振器類橡膠材料在高溫環(huán)境下的疲勞裂紋擴(kuò)展特性。對(duì)橡膠材料在撕裂能比R=0與撕裂能比R0的兩種載荷工況下進(jìn)行裂紋擴(kuò)展試驗(yàn),采用冪函數(shù)方法對(duì)實(shí)測(cè)裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度與循環(huán)次數(shù)進(jìn)行擬合,從而計(jì)算得出裂紋擴(kuò)展速率。建立了填充天然橡膠在高溫環(huán)境下的表征裂紋擴(kuò)展特性的統(tǒng)一壽命模型。(5)基于裂紋萌生法預(yù)測(cè)了一典型橡膠隔振器在高溫環(huán)境下的疲勞壽命,在恒幅載荷與塊載荷下的疲勞壽命預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值在1.5倍分散線以內(nèi)�；诹鸭y擴(kuò)展法預(yù)測(cè)了橡膠隔振器在高溫變幅載荷下的疲勞壽命,預(yù)測(cè)的疲勞壽命與實(shí)測(cè)的比值在0.87~1.31之間,具有較高的預(yù)測(cè)精度。
【關(guān)鍵詞】：橡膠隔振器 疲勞壽命預(yù)測(cè) 高溫疲勞試驗(yàn) 變幅載荷 Miner法則
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U467.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 研究背景與意義12-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-23
• 1.2.1 基于裂紋萌生法的橡膠疲勞研究16-19
• 1.2.2 基于裂紋擴(kuò)展法的橡膠疲勞研究19-22
• 1.2.3 高溫環(huán)境下橡膠材料變幅載荷的疲勞特性研究22-23
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)23-25
• 第二章 高溫環(huán)境下橡膠材料的超彈性本構(gòu)模型研究25-47
• 2.1 引言25
• 2.2 橡膠材料簡(jiǎn)單受力變形與超彈性本構(gòu)模型25-29
• 2.2.1 橡膠材料簡(jiǎn)單受力變形25-26
• 2.2.2 橡膠材料的超彈性本構(gòu)模型構(gòu)建26-28
• 2.2.3 考慮Mullins效應(yīng)的偽彈性本構(gòu)模型28-29
• 2.3 高溫環(huán)境下橡膠材料力學(xué)特性試驗(yàn)29-41
• 2.3.1 試驗(yàn)原理與試樣29-32
• 2.3.2 數(shù)據(jù)分析32-34
• 2.3.3 橡膠材料本構(gòu)參數(shù)識(shí)別34-38
• 2.3.4 考慮Mullins效應(yīng)的本構(gòu)參數(shù)識(shí)別38-41
• 2.4 橡膠隔振器靜態(tài)特性計(jì)算與驗(yàn)證41-45
• 2.4.1 橡膠隔振器選取與靜態(tài)特性試驗(yàn)41-43
• 2.4.2 橡膠隔振器有限元建模43
• 2.4.3 橡膠隔振器靜態(tài)特性計(jì)算結(jié)果分析43-45
• 2.5 本章小結(jié)45-47
• 第三章 恒幅載荷下橡膠材料單軸疲勞試驗(yàn)與建模47-75
• 3.1 引言47
• 3.2 橡膠材料疲勞試驗(yàn)基礎(chǔ)理論47-50
• 3.2.1 疲勞試驗(yàn)載荷定義47-48
• 3.2.2 疲勞損傷參量定義48-50
• 3.3 橡膠材料單軸疲勞試驗(yàn)50-69
• 3.3.1 啞鈴型試片單軸疲勞試驗(yàn)50-59
• 3.3.2 啞鈴型試柱單軸疲勞試驗(yàn)59-69
• 3.4 考慮載荷比的橡膠材料單軸疲勞壽命模型69-74
• 3.4.1 考慮載荷比的等效應(yīng)變幅值損傷參量69-70
• 3.4.2 考慮載荷比的統(tǒng)一壽命預(yù)測(cè)模型70-74
• 3.5 本章小結(jié)74-75
• 第四章 變幅載荷下橡膠材料單軸疲勞試驗(yàn)與建模75-89
• 4.1 引言75
• 4.2 變幅載荷下橡膠材料單軸疲勞試驗(yàn)75-78
• 4.2.1 試驗(yàn)方案75-77
• 4.2.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析77-78
• 4.3 變幅載荷下橡膠疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究78-88
• 4.3.1 變幅加載下橡膠疲勞壽命預(yù)測(cè)理論基礎(chǔ)78-80
• 4.3.2 變幅載荷下橡膠疲勞壽命預(yù)測(cè)結(jié)果分析80-83
• 4.3.3 應(yīng)用實(shí)例83-88
• 4.4 本章小結(jié)88-89
• 第五章 高溫環(huán)境下橡膠材料疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)與建模89-108
• 5.1 引言89
• 5.2 橡膠撕裂能和裂紋擴(kuò)展速率89-94
• 5.2.1 材料與試件90-91
• 5.2.2 高溫環(huán)境下橡膠靜態(tài)強(qiáng)度獲取方法91-93
• 5.2.3 高溫環(huán)境下橡膠裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)方法93-94
• 5.3 高溫環(huán)境下橡膠材料裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)與建模94-105
• 5.3.1 撕裂能比R=0 的橡膠材料裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)與建模94-99
• 5.3.2 撕裂能比R>0 的橡膠材料裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)與建模99-104
• 5.3.3 裂紋擴(kuò)展統(tǒng)一疲勞壽命模型建立104-105
• 5.4 高溫環(huán)境下橡膠材料初始裂紋確定105-106
• 5.5 本章小結(jié)106-108
• 第六章 高溫與變幅載荷下橡膠隔振器的疲勞壽命預(yù)測(cè)108-119
• 6.1 引言108
• 6.2 橡膠隔振器有限元模型與疲勞載荷108-112
• 6.2.1 橡膠隔振器有限元模型108-110
• 6.2.2 開裂能密度計(jì)算110
• 6.2.3 疲勞載荷110-112
• 6.3 橡膠隔振器的疲勞試驗(yàn)驗(yàn)證112-114
• 6.4 橡膠隔振器的疲勞壽命預(yù)測(cè)114-117
• 6.4.1 基于裂紋萌生法的疲勞壽命預(yù)測(cè)114-115
• 6.4.2 基于裂紋擴(kuò)展法的疲勞壽命預(yù)測(cè)115-117
• 6.5 本章小結(jié)117-119
• 總結(jié)與展望119-122
• 參考文獻(xiàn)122-131
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果131-132
• 致謝132-133
• 附件133

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