基于ABAQUS/FE-SAFE的动车组橡胶地板减振器疲劳寿命研究*

曾宪奎，苗 清，郝建国，焦淑莉，褚福海

(青岛科技大学 机电工程学院，山东 青岛 266061)

动车组橡胶地板减振器是动车组地板减振系统中的重要组成部分，主要起减振、隔振和降噪作用。但橡胶减振器在实际使用过程中会发生疲劳破坏，一旦疲劳破坏，其隔振、降噪及抗冲击性能将受到直接影响，严重影响乘客乘坐的舒适性，因此对减振器进行疲劳寿命分析十分必要。目前对橡胶减振器的疲劳寿命研究主要以疲劳实验方法为主，但由于影响橡胶减振器耐久性和机械疲劳的因素众多，疲劳实验方法费时费力、效率低、测试难度大[1]。本文将采用ABAQUS/FE-SAFE疲劳寿命预测方法[2]研究动车组橡胶地板减振器的疲劳寿命，相比实验方法，可以大大提高效率。

1 橡胶材料本构模型及属性

1.1 橡胶材料本构模型及S-N曲线

本文研究的动车组橡胶地板减振器由金属和橡胶硫化而成，所以需要定义2种材料的参数。胶料采用重庆长寿化工有限公司生产的氯丁橡胶，邵尔A硬度为60±5；金属采用山东华建铝业有限公司生产的铝合金6063。

大多数连续介质力学处理橡胶弹性时，都把橡胶材料变形看成是各向同性的超弹性体均匀变形，这样应变能密度函数可以表示成主伸长比或者变形张量的3个应变不变量的函数[3]。因此文中采用的基于不变量的连续介质模型是橡胶材料领域中应用较为广泛的 Mooney-Rivlin模型[4-5]，其应变能密度函数表达式如式(1)所示。

(1)

E=(15.75+2.15HA)/(100-HA)

(2)

E=6C10(1+C01/C10)

(3)

式中：E为弹性模量，MPa；HA为橡胶邵尔A硬度。……