基于连续损伤模型空气弹簧疲劳寿命分析.pdf

第 38卷第 5期 铁 道 学 报 Vo1．38 No．5 2016年 5月 JOURNAL OF THE CHINA RAILW AY SOCIETY M ay 2016 文章编号 ：1001—8360(2016)05—0023—07 基于连续损伤模型空气弹簧疲劳寿命分析 丁智平 ， 李志超 ， 何 园 ， 李雪冰。， 黄达勇 (1．湖南工业大学 机械工程学院，湖南 株洲，412007；2．清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084； 3．中车青岛四方车辆研究所有限公司，山东 青岛 266031) 摘 要 ：基于连续介质损伤力学理论 ，结合三阶 Ogden应变能密度函数 ，推导出以等效应变范围为损伤参量 的连 续损伤寿命预测模型，并利用橡胶多轴疲劳试验数据拟合确定模型材料常数 。通过等效应力计算公式和橡胶材 料单轴拉伸实验数据拟合确定的应力一应变关系，得到空气弹簧胶囊在复杂应力状态下的等效应变范围。应用所 建模型对空气弹簧进行疲劳寿命分析预测 ，并通过空气弹簧疲劳试验验证 ，结果显示实验疲劳寿命是预测疲劳寿 命 的2．O2倍 ，满足工程疲劳寿命预测精度要求 。 关键词：橡胶 ；空气弹簧；等效应变范围；损伤模型；疲劳寿命 中图分类号 ：TQ336．42；TH145．41 文献标志码 ：A doi：10．3969／j．issn．1001—8360．2016．05．004 FatigueLifeAnalysisofAirSpringsBasedonContinuum DamageM odel DING Zhiping ， LIZhichao ， HE Yuan ， LIXuebing。， HUANG Dayong (1．SchoolofM echanicalEngineering，HunanUniversityofTechnology，Zhuzhou412007，China； 2．StateKeyLaboratoryofAutomotiveSafetyandEnergy，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China； 3．QingdaoSifangRollingStockResearchInstituteCo．，Ltd．，Qingdao266031，China) Abstract：Basedonthecontinuum damagemechanicstheory，andusingthethirdorderOgdenstrainenergyden— sityfunction，acontinuum damagelifepredictionmodelwithequivalentstrainrangeasdamageparameterwas obtained．Byfittingthedataofthemultiaxialrubberfatiguetest，thematerialconstantsofthemodelwerei— dentified．Theequivalentstressformulaandthedataofuniaxialtensiletestoftherubbermaterialswereused tofitanddeterminethestress．．strainrelationshiptoobtaintheequivalentstrainrangeofairspringcapsulean．— dercomplexstressstate．Themodelwasusedtopredictthefatiguelifeofairspringsandverifiedbyfatigueex— perimentsofairsprings．Theresultsshowedthattheexperimentalfatiguelifewas2．02timesofthepredicted fatiguelife，meetingtherequirementofengineeringpredictiveprecisionfo