多應(yīng)力條件下橡膠疲勞壽命預(yù)測方法研究.pdf

1、橡膠以其優(yōu)越的彈性和大變形的能力，被廣泛地應(yīng)用于輪胎、航天器的密封件等重要產(chǎn)品中，材料力學(xué)性能的好壞直接決定了車輛及航天器的安全性，疲勞失效往往是橡膠結(jié)構(gòu)件的主要失效模式。對橡膠疲勞壽命預(yù)測方法進行研究可以提前預(yù)知橡膠結(jié)構(gòu)件的使用壽命及破壞位置，進而提前對橡膠結(jié)構(gòu)件進行替換或者改進結(jié)構(gòu)件的設(shè)計提高其使用壽命，保障車輛及航天器的安全運行。然而橡膠結(jié)構(gòu)件的使用環(huán)境復(fù)雜，同時承受溫度及外部載荷的作用，疲勞壽命的預(yù)測較為困難。因此本文針對不同溫

2、度及多軸應(yīng)力作用下的橡膠疲勞特性進行研究，建立考慮溫度因素的橡膠疲勞壽命預(yù)測模型。
　　首先，考慮了溫度對橡膠材料力學(xué)行為的影響，對比了不同本構(gòu)模型的擬合效果；采用開裂能密度、最大主應(yīng)變等作為疲勞損傷參量，在僅考慮單向應(yīng)力作用條件下，提出考慮溫度影響的疲勞壽命預(yù)測模型，然后推廣到多軸應(yīng)力作用條件，得到多應(yīng)力作用下的橡膠疲勞壽命預(yù)測模型。
　　在上述理論分析的基礎(chǔ)上，開展不同溫度下的橡膠單軸疲勞試驗，獲得橡膠材料疲勞壽命在不同

3、溫度下的變化規(guī)律；開展拉-扭復(fù)合作用下的橡膠多軸疲勞試驗，獲得橡膠多軸疲勞特性；采用上述試驗數(shù)據(jù)，確定了多應(yīng)力作用下的橡膠疲勞壽命預(yù)測模型的相關(guān)參數(shù)。
　　基于多應(yīng)力作用下的橡膠疲勞壽命預(yù)測模型，采用有限元方法，建立膠輪在穩(wěn)態(tài)滾動條件下的疲勞壽命預(yù)測方法。通過調(diào)整載荷和滾動速度，分析了不同工況條件下膠輪的溫度場分布，對膠輪使用壽命、破壞位置及方向進行了預(yù)測。本文得到的疲勞壽命預(yù)測模型可以用于復(fù)雜橡膠結(jié)構(gòu)件在不同環(huán)境溫度的疲勞壽命預(yù)