基于路试载荷的橡胶衬套疲劳仿真研究

发布时间：2017-10-27 17:27

  本文关键词：基于路试载荷的橡胶衬套疲劳仿真研究

  更多相关文章： 寿命预测模型 台架试验 衬套有限元分析 疲劳寿命 路试载荷谱

【摘要】：橡胶衬套在车辆行驶过程中承受来自悬架的冲击力,在较低载荷下就会发生疲劳破坏,一旦橡胶衬套发生破坏将严重影响汽车NVH性能。因此,在新产品开发阶段预测橡胶件寿命具有重要的实用价值。本文主要以某一车型的控制臂后衬套为研究对象对其寿命预测方法进行研究,主要研究内容如下:(1)首先根据单轴疲劳试验试验数据,分别以真实应变、真实应力及应变能密度为疲劳损伤参量建立橡胶材料疲劳寿命预测模型;结果表明三种不同损伤参量都能较好地以幂级数形式建立损伤参量与疲劳寿命之间的函数关系,其中以真实应变为损伤参量所建立的橡胶材料寿命预测模型效果最好,确定了橡胶材料的疲劳特性参数值,为下文橡胶衬套疲劳寿命的预测奠定基础。(2)应用三维软件建立橡胶衬套的三维模型并进行网格划分,利用有限元软件计算了台架试验工况下的应变响应;借助商业软件Ansys nCode对衬套在台架试验载荷工况下的疲劳寿命进行预测,并分析了损伤参数、载荷相位和响应叠加等关键问题对寿命预测的影响。分析的结果表明,损伤参数对构件的疲劳寿命有一定的影响但影响不大,多轴工况组合的相位对疲劳寿命有较大的影响。(3)运用雨流计数法将初步处理后得到的控制臂球销部分的随机载荷谱进行计数处理;通过数理统计法得到均幅值的分布规律,均值服从正态分布,幅值服从威布尔分布,且均幅值之间相互独立;再根据各路况循环载荷的比例建立多路况下的复合概率密度函数,编制一个完整循环下的二维载荷谱;应用波动中心法得到控制臂球销处一维程序载荷谱,为第五章橡胶衬套载荷的转化及疲劳寿命预测提供了载荷基础。(4)本文根据试验测得衬套各方向的刚度数据,利用非线性方程将球销载荷谱转化为衬套载荷谱;并结合有限元计算得到的橡胶衬套应变响应结果、材料疲劳寿命预测模型以及线性疲劳累积损伤理论计算出路试工况下衬套的疲劳寿命;计算结果表明,预测结果与试验结果之间的误差在允许范围之内。
【关键词】：寿命预测模型 台架试验 衬套有限元分析 疲劳寿命 路试载荷谱
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究的背景10-11
• 1.2 橡胶疲劳寿命的研究现状11-15
• 1.2.1 橡胶材料疲劳裂纹成核法11-14
• 1.2.2 橡胶材料疲劳裂纹扩展法14-15
• 1.3 载荷谱编制的研究现状15-16
• 1.4 课题的意义16-17
• 1.5 论文的主要内容17-19
• 1.6 本课题的技术路线图19-20
• 第二章 橡胶材料疲劳特性试验20-27
• 2.1 引言20
• 2.2 橡胶材料疲劳特性试验20-21
• 2.3 材料疲劳特性参数21-24
• 2.3.1 真实应变22-23
• 2.3.2 真实应力23-24
• 2.3.3 应变能密度24
• 2.4 寿命模型循环特征修正24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 控制臂衬套台架试验疲劳寿命分析27-41
• 3.1 前言27
• 3.2 台架疲劳试验27-28
• 3.3 橡胶衬套有限元分析28-32
• 3.3.1 橡胶材料的本构模型及参数28-30
• 3.3.2 橡胶衬套模型建立30-31
• 3.3.3 有限元分析结果31-32
• 3.4 橡胶衬套疲劳寿命计算32-38
• 3.4.1 橡胶多轴疲劳寿命分析方法选择33-35
• 3.4.2 台架疲劳工况组合35-36
• 3.4.3 台架工况衬套疲劳寿命预测结果36-38
• 3.5 基于不同应变比R下的橡胶衬套疲劳寿命预测38-39
• 3.6 线性组合误差分析39-40
• 3.7 本章小结40-41
• 第四章 路试载荷谱编制41-54
• 4.1 引言41
• 4.2 控制臂球销随机载荷谱41-42
• 4.3 载荷谱的雨流计数处理42-43
• 4.4 程序载荷谱的编制43-52
• 4.4.1 载荷分布规律及检验43-45
• 4.4.2 载荷均幅值独立性验证45-46
• 4.4.3 载荷均值—幅值联合概率密度函数46-47
• 4.4.4 均幅值极值计算47-50
• 4.4.5 载荷分级50-51
• 4.4.6 一维载荷谱的编制51-52
• 4.5 制动过程随机载荷谱的处理52-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第五章 基于路试载荷的橡胶衬套疲劳寿命分析54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 橡胶衬套整车试验54
• 5.3 球销载荷谱与衬套载荷谱之间的转化54-57
• 5.3.1 转化原理54-55
• 5.3.2 求解方法及结果55-57
• 5.4 疲劳累积损伤理论57-58
• 5.5 基于路试载荷下的疲劳寿命分析58-63
• 5.5.1 路试工况下应变响应结果58-59
• 5.5.2 不同工况组合寿命预测结果59-61
• 5.5.3 不同载荷分级下衬套寿命预测分析61-63
• 5.6 本章小结63-64
• 全文总结与展望64-66
• 全文总结64-65
• 研究工作展望65-66
• 参考文献66-71
• 在校研究成果71-72
• 致谢72

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本文编号：1104475