一种舰用橡胶减振器疲劳寿命预测方法研究

发布时间：2020-10-27 15:21

　　 针对橡胶减振器在舰船设备应用中常伴随着不可预见的疲劳失效问题,对舰用BE-300型橡胶减振器疲劳寿命预测方法进行了研究。基于连续介质力学理论,通过开展橡胶材料拉伸疲劳试验,建立了减振器橡胶材料的疲劳寿命预测模型;根据减振器橡胶材料的单轴拉伸和单轴压缩试验数据拟合结果,选择2阶多项式本构模型进行了橡胶减振器的有限元仿真;根据有限元仿真计算结果提取了橡胶减振器的最大主应力分量,结合橡胶材料疲劳寿命模型预测了橡胶减振器的疲劳寿命。研究结果表明:选取不同的疲劳损伤参量所得到的寿命预测结果并不相同,以等效应变为损伤参量对橡胶减振器寿命进行预测得到的结果与实际情况较为符合,该方法可用来预测舰用橡胶减振器的疲劳寿命。
【部分图文】：

笔者测量橡胶哑铃试片在循环的拉伸作用下,重复变形直至断裂的循环次数,橡胶疲劳试片几何形状和尺寸如图1所示。哑铃型试片采用国产疲劳试验机进行试验,由于橡胶材料疲劳寿命受诸如加工工艺、环境温度等因素的影响,即使是同一片试片也不能保证每个区域内力学、疲劳等性能完全相同。为了尽量减小疲劳寿命数据本身分散性对寿命预测模型的影响,同一种试验工况下,需采用多个相同试片同时进行试验。

该试验中,每一种拉伸载荷工况下,同时采用8个试片进行试验,将一组试片两端整齐的用纸板粘接成一列,用记号笔对哑铃橡胶试片的中间狭长段进行标记,并测量每一片试片的初始厚度,橡胶拉伸疲劳试验工装如图2所示。橡胶材料具有粘弹性,在力的作用下,橡胶材料会发生蠕变,这种蠕变会使橡胶的疲劳寿命缩短。因而疲劳试验中均采用位移(应变)控制的循环载荷正弦波加载方式,频率为5 Hz,试验所加的位移(应变)循环载荷最小值为零,试验在常温(23 ℃)通风的环境下进行。

最小二乘法拟合橡胶材料应力应变曲线
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