基于開裂能的橡膠動態(tài)疲勞壽命預(yù)報.pdf

1、橡膠結(jié)構(gòu)在周期載荷作用下的疲勞破壞是制約橡膠制品使用壽命的關(guān)鍵因素。但由于橡膠大變形引發(fā)的應(yīng)力應(yīng)變復(fù)雜性，加之結(jié)構(gòu)形狀、環(huán)境等眾多因素的影響，尚未形成統(tǒng)一的橡膠疲勞估算理論。常用橡膠疲勞模型理論主要包括裂紋形核方法和裂紋生長方法，裂紋形核方法主要考察橡膠的形核壽命，而裂紋生長則常用于模擬裂紋開裂過程。對大部分橡膠而言，裂紋的形核壽命占橡膠制品整體疲勞壽命的80％以上。本文試圖以有限元分析所得的應(yīng)變歷史作為輸入，結(jié)合裂紋擴展疲勞實驗和單軸

2、拉伸疲勞的S-N曲線，以開裂能為基礎(chǔ)對復(fù)雜多軸載荷作用下橡膠制品的形核壽命進行預(yù)報。主要研究工作和結(jié)論如下：
　　1.綜述了國內(nèi)外橡膠多軸疲勞壽命預(yù)報的經(jīng)典方法，對比分析了各疲勞模型對多軸疲勞數(shù)據(jù)的擬合能力，結(jié)果表明等效應(yīng)變法對以拉伸疲勞裂紋為主要破壞形式的疲勞試驗數(shù)據(jù)有較好的擬合能力，應(yīng)變能密度疲勞模型對包含剪切載荷作用的疲勞試驗數(shù)據(jù)的擬合能力強于最大主應(yīng)變模型，而包含剪切項對疲勞裂紋擴展貢獻的臨界面模型在擬合多軸非比例加載數(shù)據(jù)

3、時具有明顯優(yōu)勢。
　　2.基于開裂能理論，結(jié)合有限元分析軟件，提出了一種橡膠制品動態(tài)疲勞壽命評估的數(shù)值-實驗混合方法，不僅能有效地預(yù)測復(fù)雜多軸載荷作用下橡膠結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，同時能獲取裂紋臨界開裂平面和開裂方向，減少了橡膠疲勞表征的時間和難度，兼顧斷裂力學(xué)方法和S-N曲線法的優(yōu)點。應(yīng)用該方法完成了囊式空氣彈簧橡膠支座的疲勞分析和優(yōu)化，分析結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好；基于開裂能方法繪制了反映平均應(yīng)變和應(yīng)變幅值對材料疲勞壽命影響的Haigh