基于ABAQUS/FE-SAFE的动力总成橡胶悬置的疲劳性能研究

摘要

橡胶材料以其优良的减震性能，广泛应用于汽车减震器上，包括动力总成悬置，底盘悬置、稳定杆衬套、差速器衬套等。本文主要研究汽车动力总成悬置系统的橡胶悬置减震器，在该系统中不仅要求悬置具有良好的减震性能，同时还要求在使用过程中有保持安全性和耐久性。因此，能够预测橡胶悬置减震器的疲劳寿命，对提高行车安全和减少交通意外的发生具有重要意义。
　　橡胶悬置的疲劳耐久性要求是产品开发过程中一个关键指标，检测疲劳耐久的传统方法是采用试验方法，将橡胶悬置的样件进行台架疲劳试验验证，开发周期较长且成本高。本论文主要研究了一套疲劳寿命仿真预测的方法，在橡胶悬置的设计开发过程，通过有限元仿真和疲劳仿真预测结构的疲劳寿命和疲劳破坏区域，为产品开发节省时间和成本。
　　本文基于有限元软件ABAQUS和疲劳预测软件FE-SAFE，对橡胶悬置部件进行疲劳寿命预测和分析，与试验进行对比以验证分析的可行性，并基于疲劳分析对结构设计和优化提供依据，实现橡胶悬置产品的性能最优。
　　首先是通过拉伸试验来获取橡胶材料的基本力学性能，对橡胶材料进行单轴拉伸、双轴拉伸、平面拉伸，获取应力应变曲线数据，然后对橡胶材料进行参数拟合，以获取适合描述此橡胶材料性能的本构模型和参数。疲劳寿命分析的关键是得到材料的疲劳寿命曲线（S-N曲线），为此，本文设计并进行了橡胶材料的疲劳试验，获取疲劳试验数据，处理得到S-N曲线。
　　在橡胶的力学性能试验和疲劳性能试验的基础上，即可进行橡胶悬置的有限元分析和疲劳寿命预测。本文基于非线性分析软件ABAQUS进行橡胶悬置的有限元分析，计算出各疲劳工况下对应的应力应变分布情况，然后将有限元计算结果导入FE-SAFE中进行疲劳寿命仿真计算，最后将疲劳分析计算结果导入ABAQUS中查看疲劳寿命情况。通过疲劳寿命仿真和实验结果对比，误差在可接受范围内，且疲劳断裂情况基本一致，验证了本研究所提方案的可行性，对橡胶材料的产品进行疲劳仿真提供一定的指导，具有一定的理论价值和实际意义。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2橡胶疲劳的研究现状

1.3橡胶疲劳的影响因素

1.4课题研究内容与研究意义

第2章 橡胶疲劳预测理论与方法

2.1引言

2.2橡胶本构模型理论

2.3橡胶疲劳分析理论

2.4 FE-SAFE软件

2.5本章小结

第3章 橡胶悬置的力学性能试验与有限元分析

3.1引言

3.2橡胶材料的力学性能试验

3.3橡胶材料参数的拟合

3.4橡胶悬置的有限元分析

3.5本章小结

第4章 橡胶悬置的疲劳分析

4.1引言

4.2橡胶材料的疲劳仿真流程

4.3橡胶材料的S-N曲线

4.4疲劳仿真分析

4.5台架疲劳试验与验证

4.6本章小结

结论与展望

参考文献

致谢