一种基于ABAQUS、Fe-safe平台橡胶元件疲劳预测方法的研究.pdf

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1、一种基于ABAQUS/Fe-safe平台橡胶元件疲劳预测方法的研究黄友剑、刘柏兵、卜继玲、刘建勋中国南车株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲，412007摘要本文结合一款锥形橡胶弹性元件的疲劳破坏问题，提出了一种基于Abaqus+FE/safe平台下的橡胶疲劳寿命预测方法，通过该疲劳仿真模拟技术，实现了对橡胶弹性元件产品疲劳寿命预测的目的，这一预测方法为类似弹性元件的疲劳评估提供了一种新的思路。关键词橡胶弹性元件，疲劳寿命，Abaqus+FE/safe平台ResearchonfatiguelifepredictionMethodof

2、rubbercomponentsLiuJianxiong,HuangYoujian,LiuBaibin,BuJilingZhuzhouTimesNewMaterialTechnologyCo.,Ltd,HuNanZhuzhou,412007Abstract:Aimingatthefatiguedamageproblemofaconicalrubbercomponent,apredictionmethodonfatiguelifeisprovidedonthebaseofAbaqus+Fe-SafePlatform.Thepurposeo

3、fpredictingthefatiguelifeofrubbercomponentisrealizedbythefatiguesimulationtechnology.Thepredictionmethodalsoprovidesanewconceptforthefatigueevaluationofsimilarrubbercomponents.Keyword:RubberComponent,FatigueLife,Abaqus+Fe-SafePlatform橡胶材料能承受大应变而不会发生永本文以一款典型锥型橡胶弹簧为研究久性的变形

4、和断裂，这使得它广泛地应用在对象，该橡胶弹性元件是典型橡胶金属复合轮胎、减震器、密封件、软管、皮带、结构的“三明治”结构，由衬套、橡胶、芯轴三轴承等领域，而这些产品主要应用于准静态部分组成（有限元三维模型见图1）。该产品（1，2）和疲劳应变的环境下，所以橡胶产品的广泛地应用于高速客车、地铁车辆和城市轻疲劳寿命是检验产品质量是否合格的主要轨车辆转向架上，是轨道车辆转向架的关键指标。对于橡胶类产品，目前主要是通过疲部件。劳试验来确定其疲劳寿命，然而这种方法具有成本高、周期长的特点，很难对各类型产品都进行疲劳寿命试验。为此，本文提出一种基于A

5、baqus+FE/safe平台下的橡胶疲劳寿命的预测方法，试图通过该分析技术，达到预测橡胶疲劳寿命的目的。影响橡胶产品疲劳寿命的因素很多，而图1产品三维模型图橡胶的裂纹扩展和晶核形成是橡胶疲劳的2橡胶疲劳寿命预测的基本方法主要考虑因素，目前国内外研究橡胶疲劳的（3）橡胶材料不同于线性的金属材料，金属主要方法有裂纹扩展和晶核形成。按照材料的疲劳理论不完全适合橡胶材料，为此应力和应变法，晶核形成疲劳分析方法可以本文建立了一种专门针对橡胶材料的疲劳分为应力疲劳和应变疲劳，由于橡胶是大变寿命预测方法，其基本过程为：1、对于模形材料，因此本文将使

6、用应变寿命分析法来型信息，利用ABAQUS分析软件计算出非线计算橡胶件在各种循环载荷下的疲劳寿命。性橡胶材料的应力应变结果；2、对于橡胶1橡胶弹性元件结构特性材料的疲劳信息，利用对称型橡胶材料S~N（4）疲劳实验装置，测试获取橡胶材料的S~N235MPa（见下表）。疲劳数据；3、对于疲劳预测结果，利用二表1计算用本构模型及参数次开发的FE-SAFE软件，输入模型应力、材材料参数料疲劳参数和疲劳载荷等信息，从而计算出超弹本构橡胶0.40,0.11,1.2e-5橡胶模型的疲劳信息，即疲劳寿命及疲劳损线性本构铁件E:2e5;Nu:0.29（5

7、）伤等结果。3.2疲劳材料属性该锥形橡胶弹簧模型主要由橡胶和钢材两种材料组成。两种材料的疲劳属性可分别由如下方法得到。3.2.1金属材料参数图2疲劳分析的基本过程示意图作为材料牌号为Q235A的韧性钢，其平ABAQUS是一套功能强大的工程模拟均屈服强度235MPa，平均极限拉伸强度为的有限元软件，能够驾驭非常庞大复杂的问309MPa，评估钢材Q235A的疲劳材料属性，题和模拟高度非线性问题；而Fe-Safe是设可利用FE-Safe软件的Seeger技术进行预测。计和开发耐久性分析软件,是世界上最先进同时由于锥型橡胶弹簧在实际使用过程中，

8、的耐久性分析工具包。本文利用Abaqus计结构钢Q235所承受的应力水平较低，属于算产品在疲劳载荷工况下的应力场分布情高周疲劳，所以在疲劳分析中选取疲劳算法况，再将该应力场结果导入到Fe-safe中进时，选